ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАМЕНСК – УРАЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 140613

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ГРУППА Э-2004-42

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ»

ТЕМА: «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ МОСТОВОГО КРАНА»

Выполнил: Е.А. Стрелов

Проверил: Свиридова

Введение

Основными направлениями экономического и социального развития являются дальнейшее повышение эффективности металлургии и повышения качества выпускаемой продукции.

Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является механизация трудовых работ и автоматизация производственных процессов. В решении этих задач значительная роль выпала на подъемно-транспортные механизмы, в первую очередь краны, применяющиеся на металлургических предприятиях.

Следует заметить, что производительность цехов предприятия в значительной мере зависит от надежности работы и производительности кранов.

Работа крана в условиях того или иного цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса.

Конструкция крана в основном определяется из его назначения и специфики технологического процесса. Ряд узлов, например, механизм подъема и передвижения выполняются однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования крана. Оборудование крана стандартизовано, поэтому краны, различные по назначению и конструкции, комплектуются серийно-выпускаемым типовым электрооборудованием. Схемы управления отдельными кранами отличаются, это связано со спецификой цехов и назначением крана.

Назначение крана

Проектируемый кран, грузоподъемностью 10 т.с., предназначен для подъема и перемещения грузов в металлургическом производстве крытых помещениях при температуре окружающего воздуха от +400С до -400С.

Кран предназначен для разгрузки железнодорожных составов с анодными блоками и погрузки на внутрицеховой транспорт.

Технические характеристики механизмов крана, режимы их работы

Проектируемый кран, грузоподъемностью Q=10 т.с. снабжен тремя основными механизмами:

1. Механизм передвижения моста.

2. Механизм передвижения тележки.

3. Механизм подъема.

Механизм передвижения моста

Привод ходовых колес осуществляется от двух асинхронных двигателей с фазным ротором.

1. Скорость передвижения моста υ (м/мин)………………………...75

2. Пролет моста L (мм)……………………………………………..17000

3. Масса крана G (т.с.)………………………………………………..22,5

4. База крана (мм)……………………………………………………4500

5. Число ходовых колес…………………………………………………4

6. Диаметр ходовых колес (мм)……………………………………...500

7. Тип рельса………………………………………………………..КР-70

8. Тип редуктора………………………………...1Ц2У 200-10-12(21)У1

9. Передаточное число…………………………………………………10

10. Группа режимов работы…………………..М7(5М ГОСТ 25835-83)

Механизм передвижения тележки

Движение тележки осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором через редуктор.

Наименование данных механизма передвижения моста:

1. Скорость передвижения тележки υ (м/мин)…………………...37,8

2. Число ходовых колес…………………………………………………4

3. Тип рельса………………………………………………………….Р-50

4. Тип редуктора……………………………………….Ц3ВК-160-20-16У1

5. Полное передаточное число…………………………………………...20

6. Диаметр колес (мм)…………………………………………………...320

7. Группа режимов работы………………………М6(4М ГОСТ 25835-83)

Механизм подъема

Привод механизма подъема осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором через шестереночный редуктор.

Наименование данных механизма подъема:

1. Грузоподъемность Q(т.с.)……………………………………………...10

2. Высота подъема L (м)…………………………………………………...8

3. Число ветвей полиспаст…………………………………………………3

4. КПД полиспаста……………………………………………………...0,95

5. Длина каната (м)………………………………………………………..93

6. Диаметр каната(мм)………………………………………………….13,5

7. Диаметр блока полиспаст(мм)……………………………………….406

8. Диаметр уравнительного блока (мм)………………………………...406

9. Тип редуктора……………………………………..1Ц2У-400-25-11МУ1

10. Полное передаточное число………………………………………….25

11. Диаметр барабана (мм)……………………………………………...504

12. Группа режимов работы…………………….М7 (5М ГОСТ 25835-83)

13. Скорость подъема υ (м/мин)………………………………………….12

Режим работы крана

Режим работы крановых механизмов – важный фактор при выборе мощности приводных электродвигателей, аппаратуры и системы управления. От него зависит и конструктивное исполнение механизмов.

Режимы работы кранов металлургических цехов разнообразны и в основном определяются особенностями технологических процессов. При этом в ряде случаев даже однотипные краны работают в разных режимах. Неверный выбор режима при проектировании электропривода кранов ухудшает технико-экономические показатели всей установки. Так, например, выбор более тяжелого режима работы по сравнению с реальным приводит к завышению габаритов, массы и стоимости кранового оборудования. Выбор же более легкого режима означает повышенный износ электрооборудования, частые поломки и простой. Поэтому важно выбрать оптимальный режим работы кранового механизма.

Режим работы кранового механизма характеризуется следующими показателями:

1. Относительная продолжительность включения (ПВ)

2. Среднесуточное время работы

3. Число включений за 1 час электродвигателя

4. Коэффициент нагрузки

5. Коэффициент временности нагрузки

6. Коэффициент использования механизма

По правилам Госгортехнадзора для крановых механизмов установлено четыре номинальных режима работы:

Легкий (Л), Средний (С), Тяжелый (Т) и Весьма тяжелый (ВТ).

Для каждого механизма крана режим работы определяется отдельно, режим работы крана в целом устанавливается по механизму подъема. В соответствии со стандартом СЭВ 2077-80 все краны разделяются на 7 классов (А0-А6) ( стр. 7 табл. 1). Все механизмы крана работают в весьма тяжелом режиме (ВТ) ПВ=40%.

Требования, предъявляемые к электроприводам крана

Крановый электропривод работает в специфичных условиях, определяемых условиями работы крановых механизмов, к которым относятся: работа в повторно-кратковременном режиме при большом числе включений в час, различные внешние воздействия на оборудование крана.

Выбранная схема электропривода должна удовлетворять следующим требованиям:

Обеспечить надежность работы всех элементов и узлов механизма электропривода;

Осуществить пуск, реверс, торможение привода, создание необходимых диапазонов регулирования скорости;

Обеспечить надежность защиты электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузок, т.е. схема должна иметь все виды защиты, предусмотренные в ПУЭ.

Управление работой крана осуществляется из кабины, в которой устанавливается защитная панель. Кроме защитной панели и установленного в ней электрооборудования в кабине крана размещены командоконтроллеры для управления механизмами крана, автомат для запитки освещения крана, кнопка включения сирены и другое.

На мосту крана устанавливаются двигатели с тормозами. Кроме того, на мост вынесены ящики сопротивлений.

На тележку устанавливаются двигатели подъема и передвижения тележки с тормозными механизмами. Электрооборудование тележки запитывается гибким кабелем.

Обоснование выбора системы электропривода

Все многообразие различных схем управления может быть разделено по следующим группам:

1. По способу управления, непосредственно кулачковыми контроллерами. Весь процесс управления осуществляется непосредственно оператором (крановщиком).

2. Управление кнопочными постами. Возможности управления ограничены особенностями пульта.

3. Управление сложным комплексным устройством (магнитным контроллером с использованием преобразователя энергии или без него). Оператор выбирает только необходимые скорости, а процессы разгона, торможения и необходимые промежуточные операции осуществляются автоматически.

Выбор системы управления для крановых механизмов осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных, а именно: диапазона регулирования, способа управления, ресурса (уровень износостойкости), диапазона возможных скоростей, мощностей электроприводов, показателей динамики и энергии, а также дополнительных данных, определяющих условия эксплуатации электроприводов. Экономическая оценка систем управления должна базироваться на основании минимальных расходов, связанных с первоначальными затратами, эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами энергии, потребляемой из сети за период эксплуатации до капитального ремонта.

Выбирается система с наилучшими экономическими показателями.

Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования скорости, обеспечения низких устойчивых условий скорости в различных режимах, то применяются двигатели постоянного тока, которые допускают большие перегрузки по моменту, позволяющие опускать и поднимать тяжелые грузы с пониженной скоростью. Однако использование двигателей постоянного тока внесет необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что связано с увеличением капитальных затрат, дополнительных затрат энергии и эксплуатационных расходов.

Наиболее распространенный на кранах электропривод асинхронный с фазным ротором, со ступенчатым регулированием угловой скорости, путем изменения величины сопротивления в цепи ротора. Такой привод достаточно прост, надежен, допускает большое число включений в час и применяется при средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получить понижение угловой скорости.

Выбираем тип электропривода для механизмов крана – электропривод переменного тока, асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый командоконтроллером с пускорегулирующим сопротивлением в цепи ротора. Выбор типа электропривода сделали на основании приведенных выше технических и экономических условий, а также требований, предъявляемых к электроприводу крана.

Однако этот привод неэкономичен из-за значительных потерь энергии в пускорегулирующих сопротивлениях, кроме того, имеет повышенный износ двигателя и контактной аппаратуры управления.

Несмотря на это этот электропривод остается более выгодным по сравнению с приводом на постоянном токе.

Для проектируемого электропривода предназначается напряжение 220V 50Hz.

Расчет мощности и выбор электродвигателей привода механизмов крана

Для большинства крановых механизмов условия работы не могут быть заранее заданы. Условия, определяющие выбор электрооборудования, в том числе и двигателей, сводятся к понятию режима работы. В это понятие входят: полная продолжительность включений, продолжительность включения при регулированием число пусков, коэффициент усредненной статистической нагрузки, годовое и суточное использование крана, степень его ответственности, температурные условия эксплуатации и другие параметры.

Отнесение электрооборудования крана к тому или иному режиму работы является исходным при расчете всех элементов кранового оборудования, а соответствие указанного режима фактическому является непременным условием надежности работы крана.

При выборе двигателей для кранового оборудования наиболее сложным считается расчет мощности по условиям теплового режима работы. Специфические способности крановых машин характеризуются повышенными, постоянными потерями и изменяющимися условиями вентиляции при регулировании, что приводит к большим погрешностям при расчете теплового режима работы двигателя по общепринятым методам эквивалентного тока или момента. Эти методы являются достоверными только тогда, когда фактическая продолжительность включения равна номинальной, а число включений и энергия постоянных потерь в цикле соответствует номинальным расчетным параметрам.

Наиболее рациональным в настоящее время является метод выбора двигателя и расчет их мощности, разработанный заводом «ДИНАМО». В основе этого метода лежит использование эквивалентного КПД, являющегося показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющего потери энергии в электроприводе.

Выбор электродвигателя можно разделить на три этапа:

На первом этапе: производят предварительный выбор электродвигателя по нагреву для принятой системы электропривода и известного режима работы на основании формулы:

Рп ≥( стр. 39 формула 1.56)

где Рс.н. – максимальная статистическая мощность при подъеме груза или при передвижении с ним, кВт.

k. – коэффициент, определяющий выбор электродвигателя по нагреву для различных систем электропривода ( стр. 37 таб. 12).

На втором этапе предварительно выбранный электродвигатель с номинальной мощностью Рн проверяют по условию:

Рн ≥ ( стр. 39 формула 1.57)

где kэкв., kз., Е0., Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ( стр. 39 таб. 13)

Ен – номинальная относительная продолжительность включения.

k0 – коэффициент, зависящий от относительной продолжительности включения кранового механизма Е0 ( стр. 40 рис. 6).

kp – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках для систем с параметрическим управлением. Его определяют по формуле:

kp = 1 – 1,2 · (Ер – Ер.б.)( стр. 40 формула 1.58)

где ( стр. 39 таб. 13).

Ер.б. – базовая относительная продолжительность включения при регулировании.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень влияния динамических потерь на нагрев электродвигателя ( стр. 37 формула 1.55).

ηэкв. – эквивалентный КПД

ηэкв.= ( стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ( стр. 38 рис. 5).

ηэкв.б. – базовое значение эквивалентного КПД при Z=0 ( стр. 37 таб. 12)

GD2 – суммарный маховый момент системы, приведенный к валу двигателя, определяется по формуле:

GD2 = 1,15 GpDp2 + 4 · ( стр. 26 формула 1.29).

где Q – грузоподъемность, т.с.

n – обороты двигателя, об/мин

V – скорость вращения механизма, м/мин

GpDp2 = J · 9,81 · 4

J – момент инерции двигателя

На третьем этапе производят проверку выбранного электродвигателя по пусковому режиму, используя зависимость:

Мmax>kз.м. (Мс.max + Мдин)( стр. 40 формула 1.59)

где Мmax – максимальный момент электродвигателя.

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки, приведенный к валу электродвигателя, Н · м.

Мс.max = 9550 ·

Мдин – динамический момент, Н · м

Мдин = · а

а – ускорение механизма ( стр. 41 таб. 14)

kз.м. – коэффициент запаса по моменту kз.м. = 1,1 ÷ 1,2

В тех случаях, когда предварительно выбранный электродвигатель не удовлетворяет условиям, выбирают из каталога ближайший больший по мощности и вновь проверяют правильность его выбора.

Расчет мощности двигателя подъема

Определим статистическую мощность на валу двигателя:

Рс.н. = 9,81 ∙ ∙ V ∙ 10

G – вес поднимаемого груза (кг)…………………………..….10000 кг

G- вес захватного механизма (кг)………………………………..50 кг

V – скорость вращения барабана (м/с)……………..…………...0,2 м/с

η – КПД механизма………………………………………………...0,8

Рс.н. = 9,81 ∙ ∙ 0,2 ∙ 10 = 24,6 (кВт)

В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода находим значение коэффициента kт = 0,95 ( стр. 37 таб. 12).

kт – коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму.

Находим номинальную мощность двигателя по тепловому режиму предварительно.

Рп ≥( стр. 39 формула 1.56)

Рп = = 25,9 (кВт)

По литературе ( стр. 13 таб. 4) выбираем электродвигатель МЕF 412-6У1; Рн = 30 кВт; ПВ = 40%; Мmax = 932 Н∙м; cosφ = 0,71; Iн.с. = 75 А;

Iн.р. = 73 А; Uр = 255 В; J = 0,675 кг ∙ м; η = 85,5%.

Определим полный приведенный к валу двигателя маховый момент всех вращающихся и поступательно-движущихся масс привода и груза:

∑GD = (GD)пр = k GpDp + 4 ( стр. 26 формула 1.28)

где k – поправочный коэффициент, в среднем 1,15

GpDp - маховый момент ротора электродвигателя и всех других частей, вращающихся со скоростью ротора, Н ∙ м

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м……………………………….0,675

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,675 = 26,487 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ……………………………………….10000

V – скорость подъема м/мин……………………………………………..12

n – номинальные обороты двигателя, об/мин………………………….970

∑GD = 1,15 ∙ 26,487 + 4 ∙ = 36,6 Н м

Рн ≥ ( стр. 39 формула 1.57)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ( стр. 39 таб. 13)

ηэкв.= ( стр. 38 формула 1.55).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,75

ηэкв.= = 0,75

Рн.т. = = 25,2 (кВт)

Рн ≥ Рн.т.

30 кВт > 25,2 кВт

Мmax >

Мс.max = 9550 Рс.н./ n( стр. 43)

n – обороты двигателя………………………………………970 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………..34,6 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 242 Н∙ м

Мдин = ∙ а

= = 102 рад/с

Мдин = ∙ 0,3 = 140 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (242 + 140) = 459

932 Н ∙ м > 459 Н ∙ м

Расчет мощности двигателя передвижения тележки

Рс.т. = ( стр. 23 формула 1.18)

G – грузоподъемность (кг)…………………….............10000 кг

G - вес тележки и подвески (кг)……………………….............2000 кг

V – скорость передвижения (м/мин)……………………...37,8 м/мин

k – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения ребер ходовых колес о рельсы ( стр. 23 таб. 11)………….2,0

М – коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса ( стр. 23)……………………………………………..0,015

r – радиус шейки оси ходового колеса…………………………0,018 м

f – коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам

( стр. 24)……………………………………………..............0,0003

Rк – радиус колес………………………………………………...0,16 м

η – КПД механизма передвижения ( стр. 20 таб. 10)………..0,85

Рс.т. = = 3,8

Рп = ( стр. 37 формула 1.56)

Рп = = 4 кВт

Из таб. ( стр. 13) выбираем электродвигатель:

Тип МТН 211-6У; Рн = 7кВт; cosφ = 0,64; Iн.с. = 22,5 А; Iн.с. =19,5 А;

Uр = 236 В; J = 0,115 кг ∙ м; Мmax = 196 Н ∙ м; n = 920 об/мин; η = 73%

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м………………………..….0,115

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,115 = 4,5 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ∙ м……………………………………10000

V – скорость передвижения м/мин………………………..............37,8

n – номинальные обороты двигателя, об/мин……………………...920

GDпр = 1,15 ∙ 4,5 + 4 = 72,6 Н ∙ м

Проверим двигатель на обеспечение теплового режима

Рн ≥ ( стр. 39 формула 1.57)

где kэкв, kз, Е, Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ( стр. 39 таб. 13)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ( стр. 37 таб. 12)

ηэкв.б. – эквивалентный базисный КПД: 0,76 ( стр. 37 таб. 12)

kр – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках.

kр = 1 – 1,2 (Ер – Ер.б.) ( стр. 40 формула 1.58)

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ( стр. 39 таб. 13)

kр = 1 – 1,2 (0,5 – 0,4) = 0,88

ηэкв. – эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе.

ηэкв.= ( стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ( стр. 38 рис. 5 гр. 4).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,75

ηэкв.= = 0,49

Рн.т. = = 6,3 (кВт)

Рн ≥ Рн.т.

7 кВт > 6,3 кВт

Выбранный электродвигатель по нагреву подходит.

Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима

Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)( стр. 40 формула 1.59)

kзм – коэффициент запаса по моменту ( стр. 41) - 1,2

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя.

nн – обороты двигателя………………………………………..920 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………….3,8 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 39,4 Н∙ м

Мдин – динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения

Мдин = ∙ а ( стр. 44)

= = 96,3 рад/с

а – ускорение механизма 0,3( стр. 41 таб. 14)

Мдин = ∙ 0,3 = 83,2 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (39,4 + 83,2) = 148 Н ∙ м

196 Н ∙ м > 148 Н ∙ м

Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит.

Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям.

Расчет мощности двигателя передвижения моста

Определим статическую мощность на валу двигателя:

Рс.т. = ( стр. 23 формула 1.18)

G – грузоподъемность (кг)……………………………….......10000 кг

G - вес тележки и подвески (кг)……………………………...22500 кг

V – скорость передвижения (м/мин)………………..............73 м/мин

k – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения ребер ходовых колес о рельсы ( стр. 23 таб. 11)………….1,2

М – коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса ( стр. 23)…………………………………………..0,015

r – радиус шейки оси ходового колеса……………………………0,035 м

f – коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам ( стр. 24)……………………………………………..............0,0003

Rк – радиус колес………………………………………………....0,25 м

η – КПД механизма передвижения ( стр. 20 таб. 10)……………………..0,98

Рс.т. = = 9,6

В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода определяем значение коэффициента ( стр. 37 таб. 12) kт = 0, 95

kт – коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму. Находим предварительную мощность для выбора электродвигателя.

Рп = ( стр. 37 формула 1.56)

Рп = = 10,1 кВт

Из таб. ( стр. 13) выбираем 2 электродвигатель:

Тип МТF 211-6; Рн = 7,5 кВт; cosφ = 0,7; Iн.с. = 21 А; Iн.с. =19,8 А;

Uр = 256 В; J = 0,115 кг ∙ м; Мmax = 191 Н ∙ м; n = 930 об/мин;

Определим приведенный маховый момент к валу двигателя:

GDпр = 1,15 ∙ GpDp+ 4 ( стр. 26 формула 1.28)

где GpDp - маховый момент электродвигателя

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м…………………………...0,115

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,23 = 9 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ∙ м……………………………...….10000

V – скорость передвижения м/мин………………………...............73

n – номинальные обороты двигателя, об/мин…………………...930

GDпр = 1,15 ∙ 9 + 4 = 257 Н ∙ м

Проверим двигатель на обеспечение теплового режима

Рн ≥ ( стр. 39 формула 1.57)

где kэкв, kз, Е, Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ( стр. 39 таб. 13)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ( стр. 37 таб. 12)

ηэкв.б. – эквивалентный базисный КПД: 0,76 ( стр. 37 таб. 12)

kр – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках.

kр = 1 – 1,2 (Ер – Ер.б.) ( стр. 40 формула 1.58)

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ( стр. 39 таб. 40)

kр = 1 – 1,2 (0,5 – 0,4) = 0,88

Ер.б. – базовая относительная продолжительность включения при регулировании Ер.б. = 0,4 ( стр. 39 таб. 13)

ηэкв. – эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе.

ηэкв.= ( стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ( стр. 38 рис. 5 гр. 4).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,85

ηэкв.= = 0,62

Рн.т. = = 11,8 (кВт)

Рн ≥ Рн.т.

15 кВт > 11,8 кВт

Выбранный электродвигатель по нагреву подходит.

Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима

Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)( стр. 40 формула 1.59)

kзм – коэффициент запаса по моменту ( стр. 41) - 1,2

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя.

Мс.max = 9550 Рс.н./ nн( стр. 43)

nн – обороты двигателя……………………………………..930 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………….9,6 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 98,5 Н∙ м

Мдин – динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения

Мдин = ∙ а ( стр. 44)

= = 98 рад/с

а – ускорение механизма 0,3( стр. 41 таб. 14)

Мдин = ∙ 0,3 = 155 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (96 + 155) = 302 Н ∙ м

382 Н ∙ м > 302 Н ∙ м

Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит.

Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям.

Расчет и выбор тормозов и их приводов для крановых механизмов

Основным параметром тормозов является гарантированно развиваемый или тормозной момент. Тормозной момент с усилием действует на измерительный рычаг, при котором начинается проскальзывание шкива или дисков тормоза.

Согласно правилам Госгортехнадзора каждый из установленных на механизме механических тормозов должен удерживать груз, составляющий 125% номинального, при его остановке с помощью только того тормоза.

С учетом того, что коэффициент трения асбестовых материалов может измениться в зависимости от температуры поверхности до 30% тормоз в номинального, т.е. коэффициент запаса тормозного момента должен быть не менее 1,5 для тормозов, установленных на механизм подъема.

Сначала определяем тормозной момент:

для механизма подъема, формула имеет вид

Мтр =( стр. 134 таб. 4.1)

где Qном – грузоподъемность, кг

Vном - скорость подъема, м/с

nдв – обороты двигателя, об/мин

η – КПД для номинальной нагрузки механизма

для механизма горизонтального перемещения формула имеет вид

Мтр = ( стр. 135 таб. 4.2)

где F – коэффициент трения, в помещении F = 0,2

α – отношение числа тормозящихся колес к общему числу колес

η – КПД механизма

G – грузоподъемность, кг

Скорость передвижения механизма, м/сек

nн – обороты двигателя, об/мин

Число механизмов с тормозом

Расчетная частота вращения электродвигателя, об/мин

Для механизма подъема тормозной момент умножают на коэффициент запаса kз ( стр. 135)

Мтз = kз ∙ Мтр ( стр. 135)

Исходя из полученных значений Мтр, Мтз, по таб. 4.13 ( стр. 149) выбирают тормоз.

Расчет и выбор тормоза механизма подъема

Определяем тормозной момент для механизма подъема:

Мтр =( стр. 134 таб. 4.1)

где Qном – грузоподъемность, кг ∙ с………………………….10000

Vном - скорость подъема, м/мин……………………………………12

nдв – обороты двигателя, об/мин…………………………………...970

η – КПД для номинальной нагрузки механизма……………………0,8

Мтр = = 155 Н ∙ м

Определяем тормозной момент с учетом коэффициента запаса kз

( стр. 135 таб. 4.1) kз = 2

Мтз = Мтр ∙ kз ( стр. 135)

Мтз = 155 ∙ 3 = 310 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ-300 ( стр. 149 таб. 4.13), тормозной момент 800 Н ∙ м, диаметр шкива 300 мм, отход колодок 1,5 мм, тип гидротолкателя ТЭ 50, усиление подъема 500 Н, ход штока 50 мм, время подъема штока 0,5 с, время опускания штока 0,37 с, мощность двигателя 0,2 кВт, частота вращения 2850 об/мин, ток двигателя 0,7 А, объем рабочей жидкости 3,5 л.

Расчет и выбор тормоза механизма тележки

Определяем тормозной момент для механизма передвижения тележки:

Мтр = ( стр. 135 таб. 4.2)

G – грузоподъемность, кг……………………………………...10000

Скорость горизонтального передвижения, м/с……………….0,63

Число механизмов с тормозами……………………………….....1

η – КПД механизма…………………………………………………0,85

Расчетная частота вращения электродвигателя, об/мин…….920

Мтр = = 110 Н ∙ м

Мтз = kз ∙ Мтр = 1,5 ∙ 110 = 165 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ – 200 ( стр. 149 таб. 4.13), тормозной момент 300 Н ∙ м, диаметр шкива 200 мм, отход колодок 1,2 мм, тип гидротолкателя ТЭ 25, усилие подъема 250 Н, ход штока 32 мм.

Расчет и выбор тормоза механизма передвижения моста

Определяем тормозной момент для механизма передвижения моста:

Мтр = ( стр. 135 таб. 4.2)

где G – вес крана……………………………………….(10000 + 22500)

η – КПД механизма………………………………………………….0,98

Vп – скорость передвижения механизма, м/мин……………………73

nн – обороты двигателя, об/мин…………………………………….930

Мтр = = 644 Н ∙ м

Мтз = Мтр ∙ kз

Мтз = 644 ∙ 1,5 = 966 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ-400 ( стр. 149 таб. 4.13).

Тормозной момент 1500 Н ∙ м, диаметр шкива 400 мм, отход колодок 1,8 мм, тип гидротолкателя ТГМ 80, усиление подъема 800 Н ∙ м, ход штока 50 мм, время подъема штока 0,55 с, время опускания штока 0,38 с, мощность двигателя 0,2 кВт. Объем рабочей жидкости 5 л., ток двигателя 0,8 А.

Расчет и выбор аппаратов управления и защиты

По своему назначению и конструктивным особенностям грузоподъемные механизмы относятся к категории оборудования имеющей повышенную опасность, что объясняется процессом работы этих механизмов на площадках и в помещениях, где одновременно находятся люди и оборудование.

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок и безопасности грузоподъемных кранов» на проектируемом кране предполагается выполнение следующих защит.

Защита механизмов и двигателей от перегрузок, защита электрооборудования от токов к.з., нулевая защита, защита от перехода механизмами предельно допускаемых положений.

Для осуществления различных видов защит, в кабине крана в панель предполагается установить автоматический выключатель общий для всех двигателей QF1.

Он выбирается:

1. По номинальному положению: Uн ≥ Uр

2. По номинальному току: Iн ≥ Iкр

3. По току срабатывания теплового расцепителя: Iт.р. ≥ 1,15 ∙ Iдл

4. По току срабатывания электрорасцепителя: Iэ.р. ≥ 1,25 ∙ Iкр

Uр – рабочее напряжение 220 В

2. Iн ≥ Iкр

Iкр – максимальный ток, потребляемый электроприемниками

Iкр = ∑Iр+ 2,5 ∙ I пуск д.б.

∑Iр - сумма максимальных рабочих токов цепи, обусловленная всеми приемниками, присоединенными к ней за исключением приемника дающего наибольшее приращение пускового тока.

2,5 ∙ I пуск – пусковой ток двигателя наибольшей мощности

∑Iр = Iр.тел + 2 Iр.моста

∑Iр = 22,5 + 2 ∙ 21 = 64,5 А

2,5 Iпуск = 2,5 ∙ Iд.подъема = 2,5 ∙ 75 = 187,5

Iкр = 64,5 + 187,5 = 252 А

Исходя из полученного значения выбираем автоматический выключатель типа ВА 5139, Iн = 400 А, Iт.р. = 200 А, Iэ.р. = 2400 А

Iн = 400 А > Iкр = 252 А

3. Iт.р. ≥ 1,15 ∙ Iдл

Iт.р. – ток теплового расцепителя

Iдл – рабочий ток работающих приемников

Iдл = Iд.подъема + Iтел + 2 ∙ Iмоста = 75 + 22,5 + 2 ∙ 21 = 140 А

Iт.р. ≥ 1,15 ∙ 140

200 А ≥ 161 А

4.Iэ.р. ≥ 1,25 ∙ Iкр

Iэ.р. ≥ 1,25 ∙ 252

2400 А ≥ 351 А

1, 15 – кратность установки срабатывания теплового расцепителя.

1, 25 – кратность установки срабатывания электромагнитного расцепителя.

Так как автоматический выключатель А3720Ф удовлетворяет всем условиям, принимаем его к установке.

В защитной панели устанавливаем линейный контактор КМ тип КТП6042 220 В. Кнопки SВ1 и SB2 – «пуск» и «стоп» контактора КМ, а также для защиты от токов к.з. оперативных цепей передвижения крана тележки.

Для индивидуальной защиты двигателей в защитной панели предусмотрены реле максимального тока.

При выборе реле максимального тока должно соблюдаться условие

Iуст ≥ Iобщ, где Iобщ – 2,5 ∙ Iн

Iн – номинальный ток двигателя.

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двигателя механизма подъема. По схеме в количестве трех штук.

Iуст ≥ Iобщ

Iобщ = 2,5 ∙ 75 = 187,5 А

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004-3.

Предел регулирования 210-640А. Допустимый ток катушки при ПВ 40% = 240 А.

240 А > 187,5 А

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двигателя механизма передвижения тележки, в количестве трех штук.

Iуст ≥ Iобщ

Iобщ = 2,5 ∙ Iн = 2,5 ∙ 22,5 = 56,3 А.

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004.6

Предел регулирования 50-160А. Допустимый ток катушки при ПВ

60 А > 56,3 А

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двух двигателей перемещения моста, в количестве трех штук.

Iуст ≥ Iобщ

Iобщ = 2 ∙ Iн ∙ 2,5 = 2 ∙ 21∙ 2,5 = 105 А.

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004-4

Предел регулирования 130-400А. Допустимый ток катушки 150 А.

150 А > 105 А

Конечные выключатели SQа и SQд блокировки люка и калитки, а также SQм и SQт – конечные выключатели типа КУ 701 АУ 1 блокировки хода моста и тележки. Все они включены в цепь линейного контактора КМ. Для блокировки предельно-допустимого значения хода подъема используется конечный выключатель SQп типа ВУ – 703 ТУ 1.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателем механизма подъема

Контроллеры выбираются в зависимости от мощности двигателя, по допустимому числу включений, по коммутации при наиболее допустимых значениях тока включения, а номинальный ток должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации.

Iн > Iр ∙ k

Сравним паспортные ККТ 68А

( стр. 59 табл. 20) и двигателя МТF412 - 6У1

Кулачковый контроллер ККТ 68А ( стр. 140 табл. 3.7)

Iд – допустимый ток 150 А. Контроллер рассчитан на управление двигателем до 45 кВт.

Двигатель МТF 412 - 6У1

Iст = 75 А, Iр = 73 А

Iн > 73 ∙ 0,9 = 65,7

150 А > 65,7 А

Исходя из расчетов контроллер подходит.

Для подключения двигателя к сети выбираем линейный контактор КТ6033Б, с диапазоном номинального тока от 100 – 250 А.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателем механизма тележки

Сравним паспортные данные двигателя МТF111-6У и кулачкового контроллера ККТ 62А ( стр. 104 табл. 3.7)

Данные кулачкового контроллера

Iд – допустимый ток 75 А

Данные двигателя

Iн > Iр ∙ k

k – коэффициент, учитывающий режим работы механизма (число включений, продолжительность включения).

Для ВТ режима работы и 240 включений в час k = 0,9

Iн > 19,5 ∙ 0,9 = 17,55

75 А > 17,55 А

Исходя из расчетов, выбранный кулачковый контроллер подходит.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателями перемещения моста

Сравним паспортные данные двигателя МТF312-6 и кулачкового контроллера ККТ 63А ( стр. 104 табл. 3.7)

Данные кулачкового контроллера

Iд – допустимый ток 100 А

Данные двигателя

Т.к. двигателя два, то берем двукратное значение тока

Iн > 2 ∙ 19,8 ∙ 0,9 = 36 А

100 А > 36 А

Исходя из расчетов, кулачковый контроллер подходит.

Для подключения двигателя к сети выбираем линейный контактор КТ6023Б, с диапазоном номинального тока от 100 – 250 А.

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор

В крановых электроприводах применяются элементы сопротивления трех конструктивных особенностей для улучшения пускорегулирующих свойств двигателя.

1. С рассеиваемой мощностью 25 – 150 Вт и сопротивлением от 1 до 30000 (Ом) тип ПЭВ

2. С рассеиваемой мощностью 250 – 400 Вт и сопротивлением от 0,7 до 96 (Ом)

3. С рассеиваемой мощностью 850 – 1000 Вт и сопротивлением от 0,078 до 0,154 (Ом)

Элементы резисторов, собранные в блоки, рассчитаны на эксплуатацию при потенциале по отношению к заземленным частям 800 В. Нормализованные блоки могут, скомпонованы в любом сочетании и позволяют получить требуемые параметры в разных системах электроприводов. Блоки резисторов комплектуются из ленточных и проволочных элементов.

Типы блоков имеют названия БФ – 6 и БФ – 12. В блоках БФ – 6 установлено 6 ленточных элементов, а в блоках БФ – 12 12 фехралевых и константановых проволочных элементов.

Ранее выпускались блоки ИР – 1А, ИФ – 11А, НК – 11А. Мощность новых блоков на 10 – 20% превышает мощность ранее выпускаемых блоков.

Расчет сопротивлений ведем в относительных единицах. Для этого устанавливаем базисные значения М – 100% и I – 100%.

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя механизма подъема

М = 9550 = 242 Н ∙ м

2. Находим ток (базисный)

I – 100% = М – 100% ∙ ( стр. 172)

Iн.р. – номинальный ток ротора 73 А

nн – число оборотов двигателя 970 об/мин

Рн – номинальная мощность двигателя 30 кВт

I – 100% = 282 ∙ = 69,7 А

3. Определяем сопротивление ступеней

Rступ = ( стр. 172)

R% - сопротивление ступеней (в процентах)

Rн – номинальное сопротивление

Rн = ( стр. 174)

Ер.н. – ЭДС ротора – 250 В

Rн = = 2,1 (Ом)

Обозначение положений R(Ом)

Общее - 2,9

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.332.004-10; тип БФ-6 ( стр. 234 таб. 7.9)

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя передвижения тележки

Рассчитаем сопротивления для двигателя МTF 412 – 6У1

1. Находим статический момент двигателя (базисный)

М = 9550 ( стр. 40 формула 1.59)

Рст. – мощность 3,8 кВт

nн – обороты 920 об/мин

М = 9550 = 39,4 Н ∙ м

2. Определим время разгона

t = ( стр. 172)

а – ускорение 0,3 м/сек

t = = 2,1 сек

М-100% = ( стр. 172)

GD = 4,5 (кг ∙ м)

М-100% = = 50,4 Н ∙ м

I – 100% = М – 100% ∙

I – 100% = 50,4 ∙ = 13,5 А

5. Номинальное сопротивление:

Rн = = = 10,9 (Ом)

В зависимости от типа магнитного контроллера находим разбивку сопротивлений по ступеням и определяем сопротивление каждого резистора в одной фазе ( стр. 227 таб. 7.9)

Обозначение положений R(Ом)

Общее - 10,375

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.331.003-03; тип БК-12 ( стр. 227 таб. 7.4)

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя передвижения моста

Рассчитаем сопротивления для двигателя МTН 211 – 6У1

1. Находим статический момент двигателя (базисный)

М = 9550 ( стр. 40 формула 1.59)

Рст. – мощность 9,6 кВт

nн – обороты 930 об/мин

М = 9550 = 98,6 Н ∙ м

2. Определим время разгона

t = ( стр. 172)

V – скорость передвижения тележки 37,8 м/мин

а – ускорение 0,3 м/сек

3. Для механизмов горизонтального передвижения за базисный момент принимаем момент, необходимый для обеспечения требуемого ускорения.

М-100% = ( стр. 172)

GD - суммарный маховый момент на валу двигателя

GD = 4,5 (кг ∙ м)

М-100% = = 85,2 Н ∙ м

4. Находим ток резистора, соответствующий базисному режиму, принятому за 100%

I – 100% = М – 100% ∙

I – 100% = 85,2 ∙ = 23,1 А

5. Номинальное сопротивление:

Rн = = = 5,9 (Ом)

В зависимости от типа магнитного контроллера находим разбивку сопротивлений по ступеням и определяем сопротивление каждого резистора в одной фазе ( стр. 227 таб. 7.9)

Обозначение положений - R(Ом)

Общее - 8,4

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.331.003-02; тип БК-12 ( стр. 227 таб. 7.4)

Расчет механической характеристики двигателя механизма подъема

Построим естественную и искусственную характеристики двигателя: МТF 412-6У1

МТ – серия

F – класс изоляции

6 – число пар полюсов

Паспортные данные:

Рн – номинальная мощность……………………………………30 кВт

nн – номинальные обороты………………………………...970 об/мин

Ер – ЭДС ротора………………………………………………..250 В

Mmax – момент максимальный………………………………932 Н ∙ м

Iр – ток ротора……………………………………………………73 А

Iст – ток статора………………………………………………….75 А

f – частота сети…………………………………………………..50Гц

Порядок расчета:

n = = 1000 об/мин

n= 970 об/мин

М = 9550= 295 Н ∙ м

S = 0,03 ∙ (3,15 + ) = 0,18

n= 1000 (1 – 0,18) = 820 об/мин

Строим естественную характеристику двигателя.

I положение

r = S∙ R= 0,03 ∙ 2,9 = 0,087 Ом

R = S+ = 0,03 + = 1,03 Ом

= 11,83

S= = 0,407

n= n (1 - S) = 1000 (1 – 0,407) = 593 об/мин

S = S(k + ) = 0,407 ∙ (3,15 + ) = 2,49

n= 1000 (1 – 2,49) = 149 об/мин

II положение

R= S+ = 0,03 + = 0,58 Ом

= 6,6

S= = 0,2

n= n (1 - S) = 1000 (1 – 0,2) = 800 об/мин

S= 0,2 ∙ (3,15 + ) = 3,22

n= 1000 (1 – 1,22) = 220 об/мин

III положение

R= S+ = 0,03 + = 0,22 Ом

= 2,52

S= = 0,07

n= n (1 - S) = 1000 (1 – 0,7) = 930 об/мин

S= 0,07 ∙ (3,15 + ) = 0,42

n= 1000 (1 – 0,42) = 580 об/мин

IV положение

R= S+ = 0,03 + = 0,17 Ом

= 2

S= = 0,05

n= n (1 - S) = 1000 (1 – 0,05) = 950 об/мин

S= 0,05 ∙ (3,15 + ) = 0,3

n= 1000 (1 – 0,3) = 700 об/мин

V положение

R = 0 Двигатель работает по естественной характеристике.

Выбор троллей крана

Для питания электроустановок, расположенных на перемещающихся крановых механизмах, применяют различные специальные токопроводы: троллейный, бестроллейный, гибкий, кабельный, кольцевой.

Гибкий троллейный и кабельный токопроводы для кранов, большого применения не получили из-за недостаточно высокой надежности. Кольцевой токопровод применяют для электрооборудования полнопроводных механизмов вращения.

Жесткий троллейный токопровод применяют в виде: системы главных троллей, расположенных вдоль подкранового пути, служащих для питания электрооборудования одного или нескольких кранов; системы вспомогательных троллей, расположенных вдоль моста и служащих для питания электрооборудования тележек. На проектируемом кране питания электрооборудования тележки осуществляется гибким кабельным токопроводом.

Преимущество стальных троллей: относительно высокая надежность, малый износ при значительных ПВ, экономия цветного металла. Снятие напряжения осуществляется подвижными токосъемниками, изготовленными из чугуна.

Сечение троллей, проводов и кабелей крановой сети рассчитывается по допустимому току нагрузки с последующей проверкой на потерю напряжения.

Рр = kн ∙ Р∑ + с ∙ Рз ( стр. 108 формула 1.89)

Рр – расчетная мощность

Р∑ - суммарная устанавливаемая мощность всех двигателей при ПВ 100% (кВт)

Рз – суммарная установленная мощность трех наибольших по мощности двигателей при ПВ 100%

k, с – коэффициенты использования и расчетный коэффициент

( стр. 109 таб. 35)

kн = 0,18с = 0,6

Наименование Тип двигателя Мощность Iн.ст.

механизма

Механизм МТF 412-6У130 кВт75 А

Механизм МТН 211-67 кВт 22,5 А

передвижения

МеханизмМТН 211-62 ∙ 7,5 кВт21 А

передвижения

Переведем мощность двигателей при ПВ = 40% в ПВ = 100%

Р = Р=19 кВт

Р = Р=4,42 кВт

Р = Р=4,75 кВт

Р∑ = 19 + (2 ∙ 4,75) + 4,42 = 33 кВт

Рз = 19 + (2 ∙ 4,75) = 28,5 кВт

Рр = kн ∙ Р∑ + с ∙ Рз

Рр = 0,18 ∙ 33 + 0,6 ∙ 28,5 = 23 кВт

Расчетное значение длительного тока определяют:

Iр = ( стр. 108 формула 1.87)

Рр – расчетная мощность группы всех электродвигателей

Uн – номинальное, линейное напряжение сети

η и cosφ – усредненное значение КПД и cosφ

cosφ=

cosφ = =0,69

η=

η= = 78%

Iр = = 112 А

Предварительно выбираем допустимый по условию механической прочности стальной уголок 75х75х10 S = 480 мм ( стр. 108 таб. 36) Iдл.доп = 315 А

Максимальное значение тока для проверки троллей по потере напряжения определяют по формуле ( стр. 109 формула 1.90)

Imax = Ip + (kпус – 1) ∙ Iн

Iр – расчетный суммарный ток всех электродвигателей по потере напряжения.

Iн - номинальный ток при ПВ 40% электродвигателя с наибольшим пусковым током.

kпус – кратность пускового тока электродвигателя с наибольшим пусковым током, выбираемый для АД с фазным ротором 2,5 ( стр. 110)

Imax = 112 + (2,5 – 1) ∙ 75 = 225 А

По номограмме, приведенной на рис. 26 ( стр. 110) потеря на 1м длины уголка 75х75х10, составляет ∆U = 0,24

Длина троллей крана составляет 162 м, питание подведено к середине, т.е. длина пролета составляет 81 м.

Потеря напряжения в троллеях при питании в средней точке

∆U = ∆U = 0,24 ∙ 81 = 19,4 В

Допускается падение напряжения 10% от номинального Uн = 220 ∆U = 22 В

19,4 В < 22 В

Следовательно, выбранный уголок при этом способе питания подходит.

Расчет и выбор кабелей к электроприемникам крана

Согласно ПУЭ все кабели прокладываются по ферме крана. Прокладка проводов и кабелей, на кранах металлургических предприятий, осуществляется в стальных трубах и металлорукавах согласно ПУЭ стр. 481 пункт 5.4.45.

Провода и кабели должны иметь четкую маркировку соединений и ответвлений. Оконцевание медных и алюминиевых жил проводов и кабелей должны производиться при помощи прессовки, сварки, пайки или специальных зажимов (винтовых, болтовых, клиновых). В местах соединений жил провода и кабеля, должны иметь изоляцию равноценную с изоляцией жил кабелей и проводов согласно ПУЭ стр. 486 пункт 5.4.26.

Выбор кабеля от автомата до ввода крановых троллей

Выбор сечения кабеля производится по допустимой силе тока нагрузки с последующей проверкой на потерю напряжения.

Длина кабеля 30 м прокладывается в лотке от источника питания до троллей. Сечение выбирают по расчетному току, при этом должно соблюдаться условие:

Iдоп – ток длительно допустимый для выбранного проводника.

Iр – ток расчетный

Токовую нагрузку линии определяем как сумму токов всех электродвигателей за исключением тока одного из наименьших двигателей.

Iр = Iст.дв.п. + 2 ∙ Iст.дв.м.

Iр = 75 + 2 ∙ 21 = 117 А

Согласно ПУЭ табл. 1.3.6 выбираем кабель ВВГ сечением 50мм.

Допустимый ток 225 А.

Проверим выбранный кабель на потерю напряжения

∆U = ( стр. 110 формула 1.91)

L – длина кабеля 30 м

S – сечение жил 50 мм

Uу – номинальное напряжение сети

∆U = = 0,7%

Допустимая потеря напряжения 5% от номинального

Выбранный кабель подходит. Кабелем этой же марки снимается напряжение с токосъемников и подается на вводной автомат QF1.

Выбор кабелей к двигателям

1. Рассчитаем кабель для двигателя подъема

MTF 412 - 6У1Iст = 75 А Iр = 73 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 35 мм; допустимый ток 160 А.

Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

∆U =

Удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм)

∆U = = 0,23%

Выбранный кабель пригоден как для запитывания двигателя, так и для соединения коллектора ротора с пускорегулирующими резисторами.

2. Рассчитаем кабель для двигателя передвижения тележки MTF 211-6E

Iст = 22,5 АIз = 19,5 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 2,5 мм; допустимый ток 18 А. Длина кабеля 11,3 м. Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

∆U =

Удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм)

∆U = = 0,9%

Допустимая потеря напряжения 3%

Выбранный кабель пригоден как для запитывания двигателя, так и для соединения коллектора ротора с ящиком сопротивлений.

3. Рассчитаем кабель для двигателя передвижения моста MTF 211-6

Iст = 21 АIз = 19,8 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 10 мм; допустимый ток 60 А. Длина кабеля 11,3 м. Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

∆U =

Удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм)

∆U = = 0,45%

Допустимая потеря напряжения 3%

Выбранный кабель подходит.

Мероприятия по технике безопасности при ремонте электрооборудования крана

Требования к устройству грузоподъемных механизмов, их эксплуатации и ремонту регламентированы «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора», ПУЭ, «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

На основании этих правил разрабатывают и вручают крановщику местные инструкции, чтобы обеспечить исправное состояние кранов, грузозахватных механизмов и безопасные условия их работы, руководство обязало:

Назначить ответственных за их безопасной эксплуатацией.

Создать ремонтную службу для профилактических осмотров и ремонтов.

Лица, ответственные за справное состояние кранов, обязаны обеспечить их регулярные осмотры и ремонты.

Систематический контроль за правилами ведения журнала периодических осмотров и своевременное устранение неисправностей.

Проводить обслуживание и ремонт кранов обученным и аттестованным персоналом. Срок проверки знаний и проведения систематического инструктажа не менее чем через 12 месяцев.

Своевременную остановку и подготовку к технологическому освидетельствованию кранов вывод их в ремонт, в соответствии с графиком.

Крановщик имеет право приступить к работе на кране только при получении ключа-бирки на право управления краном.

Слесари электромонтеры и другие лица при осмотре кранов должны брать ключ-бирку на время пребывания их на кране. Крановщик перед началом работы осматривает все механизмы крана и, убедившись в их полной исправности, приступает к работе.

На неисправном кране запрещено работать.

Перед включением главного рубильника или автомата следует осмотреть крановые пути. Настил крана и пол должны быть чистыми.

Чистить, смазывать и реконструировать кран на ходу категорически запрещается.

Во время работы запрещается находиться около движущихся механизмов на мосту крана, за исключением слесарей и электриков-ремонтников, если нужно определить качество работы при испытании механизма.

При нахождении на мосту крана ремонтного рабочего, главный рубильник должен быть отключен

Нельзя использовать конечные выключатели для остановки механизмов крана.

Электробезопасность

Техника безопасности в электроустановках направлена, прежде всего, на предотвращение несчастных случаев поражения электрическим током. Для обеспечения электробезопасности требуется принимать следующие технические способы и средства:

Защитное заземление

Защитное отключение

Изоляция токов едущих частей

Оградительные устройства

Предупредительные сигнализации

Средства защиты и предохранительные приспособления

Блокировки защиты и знаки безопасности

К работе с электроустановками допускаются лица, прошедшие инструктаж, не имеющие медицинских противопоказаний, и обучены безопасным методам труда.

Для обеспечения электробезопасности работ предусмотрены следующие организационные мероприятия:

Назначение лиц, ответственных за организацию проведения работ.

Оформление наряда допуска для проведения работ.

Допуск к ведению работ.

Оформление перерывов и окончания работы.

В целях безопасности работ с действующими электроустановками необходимо выполнять следующие мероприятия: при проведении работ со снятием напряжения.

Отключение установки

Отключение коммутационных аппаратов

Снятие предохранителей

Отсоединение концов питания

Наличие предупреждающих знаков и ограждений, частей остающихся под напряжением

Заземление и ограждение рабочего места.

Крановщики мостовых кранов должны иметь квалификационную группу II по технике безопасности, а ремонтники III группу.

Во время ремонтных работ на кранах допускается использование переносных ламп на напряжение 12 В.

Выполнение этих мер обеспечивает безопасность проводимых работ.

Заземление крана и его использование

Заземление это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в связи с пробоем изоляции на корпус. В качестве заземлителей в первую очередь используют естественные заземлители в виде проложенных под землей металлических коммуникаций. Когда естественные заземлители отсутствуют или их использование не дает нужных результатов, то применяют искусственные заземлители – заземляющий контур. Не допускается использование в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, газов, алюминиевые оболочки кабелей, алюминиевые проводники и кабели, проложенные в блоках, туннелях, каналах. В качестве искусственного заземлителя используют: угловая сталь 50x50; 60x60; 75х75, с толщиной стенки не менее 4 мм и длиной до 5 метров. Заземлители забивают в ряд или по контуру, на такую глубину, при которой от верхнего конца заземлителя до поверхности земли остается 0,5 – 0,8 м.

Расстояние между вертикальными заземлителями должно быть в пределах 2,5 – 3 м. Для соединения вертикальных заземлителей между собой применяют стальные полосы толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм.

Магистрали заземления внутри зданий напряжением до 1000 В выполняют стальной полосой сечением не менее 100 мм. Ответвления от магистрали к электроустановкам выполняют стальной полосой сечением не менее 24 мм .

Согласно ПУЭ для обеспечения электробезопасности все металлические части электрооборудования, по которым не должен проходить ток должны быть заземлены.

При монтаже электрооборудования мостовых кранов заземлению подлежат корпуса электродвигателей; кожухи всех аппаратов; стальные трубы, в которых проложены провода; корпуса пускорегулирующих резисторов; кожуха контроллеров и т.д. Заземление металлоконструкций мостовых кранов выполняется через подкрановые пути и обеспечивается контактом между рельсами и ходовыми колесами. Стенки рельсов должны быть надежно соединены перемычками, сваркой или приварены к подкрановым балкам, образуя при этом непрерывную электрическую цепь. Присоединение заземляющего провода к рельсам должно выполняться при помощи сварки, а присоединение к корпусам двигателей, аппаратов – при помощи болтовых соединений, обеспечивающих надежный контакт. Заземляющие провода присоединяются к магистралям заземления, которые соединяются с металлоконструкциями крана. Заземление проверяют 1 раз в год не менее чем в двух точках.

В электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью должно быть выполнено зануление. В таких установках не разрешается применять заземления корпусов без их связи с глухозаземленной нейтралью источника, т.к. это может привести к появлению опасного для человека напряжения на корпусе поврежденного оборудования.

Зануление – это преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока.

Задачей зануления является пути наименьшего сопротивления для человека однофазного короткого замыкания, обеспечивающего надежное отключение автоматических выключателей, сгорание плавких всавок. В качестве нулевых защитных проводников используют: изолированные и неизолированные проводники, нулевые жилы кабелей и проводов, металлические конструкции зданий, подкрановые пути и т.д.

Изменение полного сопротивления петли «фаза-ноль» для наиболее удаленных и наиболее мощных электроприемников производится раз в пять лет.

Библиография:

1. Алексеев Ю.В. Певзнер Е.М. Яуре А.Г. «Крановое оборудование» справочник Москва «Энергоатомиздат» 1981 г.

2. «Правила устройства электроустановок» Москва «Энергоатомиздат» 1985 г.

3. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. «Крановый электропривод» справочник Москва «Энергоатомиздат» 1983 г.

4. Рапутов Б.М. «Электрооборудование кранов металлургических предприятий» Москва «Металлургия» 1990 г.

5. Тембель П.В., Геращенко Г.В. «Справочник по обмоточным данным электрических машин и аппаратов» Москва «Энергоатомиздат» 1975 г.

6. Кюринг Г.М. « Расчет электрического освещения» Москва «Энергоатомиздат» 1978 г.

7. Куликов А.А. « Оборудование предприятий цветной металлургии» Москва «Металлургия» 1987 г.

Приложение

Описание работы схемы управления электроприводами механизмов крана

Схема управления краном, грузоподъемностью 10 т.с. работает следующим образом:

Напряжение к крану подведено посредством троллей, с троллей напряжение снимается подвижными токосъемниками. Напряжение на защитную панель крана подается после включения автомата QF1 и рубильника Q в кабине крана. В схему защитной панели входят контакты различных аппаратов, обеспечивающих надежность работы крана и безопасность его обслуживания, например: контакты конечных выключателей, контакты калитки, кабины, люка кабины, аварийного выключателя, реле напряжения и т.д.

На блоки управления подъема, передвижения крана и тележки напряжение подается через защитную панель крана после включения линейного контактора КМ, находящегося в защитной панели.

Для того, чтобы включить контактор КМ1 должна быть замкнута цепь: автоматы QF1 и QF2 (включены), кнопка SB1 (нажата), кнопка «стоп» SB2 (замкнута), ключ-марка SKM (вставлена), размыкающие контакты реле максимального тока КА1 – КА9 (замкнуты).

Следует заметить, что включение линейного контактора КМ1 не требуется, чтобы подать напряжение на автоматы SF1, SF2, SF4, SF5. С автомата SF3 запитан нагреватель ЕК, а с автомата SF1 запитан понижающий трансформатор Т 220/12.

С обмотки трансформатора Т 220/12 запитано 2 разъема XS1, XS2, предназначенных для подключения приборов, работающих от 12 В, например, переносные лампы, применяющиеся во время ремонта крана.

С автомата SF4 запитаны 3 лампы EL1, EL2, EL3, подкранового освещения. С автомата SF2 запитана лампа EL4, установленная в кабине крана. С автомата SF5 запитана розетка XS3 (220 B) и звонок НА через кнопку SB3. Непосредственно с токосъемников запитано роле контроля напряжения KV.

Описание работы схемы элетропривода механизма подъема для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA3. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Спуск

1-я позиция

Замыкается контакт К3 командоконтроллера SA3, тем самым запитывается контактор КМ3. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB4, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

3-я позиция

4-я позиция

5-я позиция

Подъем

1-я позиция

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA3, тем самым запитывается контактор КМ3. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB4, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

3-я позиция

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

4-я позиция

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

5-я позиция

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Описание работы схемы элетропривода механизма передвижения тележки для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA2. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Работа схемы по позиции командоконтроллера

На нулевой позиции контроллера обеспечивается запитка линейного контактора КМ1.

Влево

1-я позиция

Замыкается контакт К3 командоконтроллера SA2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB3, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

3-я позиция

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

4-я позиция

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

5-я позиция

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Вправо

1-я позиция

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB3, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

3-я позиция

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

4-я позиция

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

5-я позиция

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Описание работы схемы элетропривода механизма передвижения моста для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA1. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Работа схемы по позиции командоконтроллера

На нулевой позиции контроллера обеспечивается запитка линейного контактора КМ1.

Вперед

1-я позиция

Замыкается контакт К7 командоконтроллера SA1, тем самым запитывается контактор КМ2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB1 и YB2, которые разаводят тормозные колодки. Двигатели начинают вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

3-я позиция

4-я позиция

5-я позиция

Назад

1-я позиция

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA1, тем самым запитывается контактор КМ2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB1 и YB2, которые разаводят тормозные колодки. Двигатели начинают вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

Замыкаются контакты К2 и К8 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

3-я позиция

Замыкаются контакты К4 и К10, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

4-я позиция

Замыкаются контакты К6 и К12, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

5-я позиция

Замыкаются контакты К9 и К3, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Череповецкий лесомеханический техникум им. В.П. Чкалова»

Специальность 140613: "Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования"

Курсовой проект

по дисциплине « Электрическое и электромеханическое оборудование»

Тема: «Проект электрооборудования мостового крана »

Введение

Общая часть

1 История развития электропривода

2 Характеристика мостовых кранов

Расчетная часть

1 Расчет мощности приводного механизма

2 Выбор схемы управления

3 Выбор аппаратуры управления и защиты

4 Разработка схемы соединений

5 Устройство и назначение тормозного устройства

Техника безопасности при обслуживании мостовых кранов

Заключение

Литература

1. Общая часть

.1 История развития электропривода

Научно-технический прогресс, автоматизация и комплексная механизация технологических и производственных процессов определяют постоянное совершенствование и развитие современного ЭП. В первую очередь это относится к все более широкому внедрению автоматизированных ЭП с использованием разнообразных силовых полупроводниковых преобразователей и микропроцессорных средств управления. Постоянно появляются и новые типы электрических машин и аппаратов, датчиков координат переменных и других компонент, применяемых в ЭП.

Расширение и усложнение выполняемых функций ЭП, использование в них новых элементов и устройств, все более широкое включение ЭП в системы автоматизации технологических процессов требуют высокого уровня подготовки специалистов, занимающихся их проектированием, монтажом, наладкой и эксплуатацией.

Историю ЭП обычно начинают отсчитывать с разработки русским академиком Б. С. Якоби первого двигателя постоянного тока вращательного движения. Установка этого двигателя на небольшой катер, который в 1838 году совершил испытательные рейсы по Неве, является первым примером реализации ЭП. В дальнейшем ЭП стали применять, например, для наведения артиллерийской установки, перемещения электродов дуговой лампы, привода швейной машинки. Однако из-за отсутствия экономичных источников электроэнергии постоянного тока ЭП долгое время не находил широкого применения и основным являлся тепловой привод. Не изменило кардинально этого положения и создание в 1870 году промышленного электрического генератора постоянного тока, а также появление однофазной системы переменного тока.

Толчком к развитию ЭП явилась разработка в 1889 году М. О. Доливо-добровольского системы трехфазного тока и появление трехфазного асинхронного электродвигателя, что создало технические и экономические предпосылки для широкого использования электрической энергии, а значит, и ЭП.

Первой научной работой по теории электропривода явилась опубликованная в 1880 году в журнале «Электричество» статья русского инженера Д. А. Лачинова «Электромеханическая работа», в которой на научной основе были показаны преимущества электрического распределения механической энергии. В современном промышленном и сельскохозяйственном производстве, на транспорте, в строительстве, в быту применяются разнообразные технологические процессы, для реализации которых человеком созданы тысячи различных машин и механизмов.

Электрификация нашей страны и широкое применение в народном хозяйстве электроприводов началась после принятия и реализации государственного плана электрификации России - плана ГОЭЛРО, который предусматривает широкое строительство новых и реконструкцию старых электростанций, строительство новых линий электропередач, развитие электротехнической промышленности.

Дальнейшее развитие электрификации и автоматизации технологических процессов, создание высокопроизводительных машин, механизмов и технологических комплексов во многом определяется развитием электрического привода.

Одновременно происходило дальнейшее развитие и теории электропривода. Впервые как самостоятельная дисциплина теория электропривода представлена в книге С. А. Ринкевича «Электрическое распределение механической энергии», вышедшей в 1925 году.

Возможности использования современных ЭП продолжают постоянно расширяться за счет достижений в смежных областях науки и техники - электромашиностроение и электроаппаратостроение, электронике и вычислительной технике, автоматике и механике. Такое широкое применение ЭП объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению с другими видами приводов: использование электрической энергии, распределение и преобразование её в другие виды энергии, разнообразие конструктивного исполнения, что позволяет рационально соединять привод с исполнительным органом рабочей машины.

К основным направлениям развития современного ЭП относятся:

─ Разработка и выпуск комплектных регулируемых ЭП с использованием современных преобразователей и микропроцессорного управления;

─ Повышение эксплуатационной надежности, унификация и улучшение энергетических показателей ЭП;

─ Расширение области применения регулируемого асинхронного ЭП и использование ЭП с новыми типами двигателей, а именно линейными, шаговыми, вентильными, вибрационными, повышенного быстродействия, магнитогидродинамическими и другие…

─ Развитие научно-исследовательских работ по созданию математических моделей и алгоритмов технологических процессов. А также машинных средств проектирования ЭП;

─ Подготовка инженерно-технических и научных кадров, способных проектировать, создавать и эксплуатировать современный автоматизированный электропривод.

Решение этих и ряда других проблем позволит существенно улучшить технико-экономические характеристики ЭП и создать тем самым базу для дальнейшего технического прогресса во всех отраслях промышленного производства, транспорта, сельского хозяйства и в быту.

1.2 Характеристика мостовых кранов

Мостовой кран - кран, у которого несущие элементы конструкции опираются непосредственно на крановый путь.

Мостовой кран в ЦРГ установлен внутри производственного корпуса и предназначен для подъема, опускания и перемещения различных грузов при производстве монтажных, ремонтных и погрузочно-разгрузочных работ. Мостовыми краны называются по отличительной конструкции продольных (главных) и поперечных (концевых) балок, выполненных в виде моста; сваренные между собой продольные и поперечные балки передвигаются по рельсовому пути, уложенному на подкрановые балки, закрепленные на консолях колонн здания (цеха, корпуса) или эстакады открытой площадки.

Металлические конструкции мостов выполняют двух- или однобалочными. Наибольшее применение нашли двух балочные мосты. Опорный мостовой кран передвигается по рельсам, уложенным на металлических или железобетонных подкрановых балках, опирающихся на колонны здания или открытую эстакаду. Подвесной мостовой кран передвигается по нижним полкам двутавровых балок, закрепленных под нижними поясами строительных ферм здания.

К основным параметрам мостовых кранов относятся: грузоподъемность, пролет моста, высота подъема, скорость подъема, скорость передвижения крана, скорость передвижения грузовой тележки, масса крана.

Электрооборудование мостовых кранов по назначению подразделяется на основное и вспомогательное. Основным является оборудование электропривода, вспомогательным - оборудование рабочего и ремонтного освещения, сигнализации, измерительной аппаратуры.

К основному электрооборудованию мостовых кранов относятся:

асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока;

аппараты управления электродвигателями - контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, магнитные пускатели, реле управления;

аппараты регулирования частоты вращения электродвигателей - пускорегулирующие резисторы, тормозные машины;

аппараты управления тормозами - тормозные электромагниты и электрогидравлические толкатели;

аппараты электрической защиты - защитные панели, автоматические выключатели, реле максимального тока, реле минимального напряжения, тепловые реле, предохранители и другие аппараты, обеспечивающие максимальную и нулевую защиту электродвигателей;

аппараты механической защиты - конечные выключатели и ограничители грузоподъемности, обеспечивающие защиту крана и его механизмов от перехода крайних положений и перегрузки;

полупроводниковые выпрямители;

аппараты и приборы, используемые для различных переключений и контроля

Для привода механизмов на мостовых кранах в основном устанавливают асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока как с короткозамкнутым, так и с фазным ротором кранового исполнения. Эти электродвигатели отличаются повышенной перегрузочной способностью как в механическом, так и в электрическом отношении. Кратность максимального вращающего момента этих электродвигателей по отношению к номинальному при повторном кратковременном режиме с ПВ, равным 25%, составляет 2,5-3. Указанные электродвигатели изготавливают в закрытом исполнении, с внешним обдувом и с противосыростной изоляцией.

Контроллеры на мостовых кранах предназначены для управления работой (пуска, остановки, регулирования частоты вращения, изменения направления вращения) электродвигателей.

Применяют контроллеры силовые ККТ и магнитные дистанционного управления. Магнитные контроллеры предназначены в электрооборудовании мостовых кранов для управления электроприводом на расстоянии. Все переключения в них осуществляются при помощи контакторов. Магнитный контроллер обладает рядом преимуществ по сравнению с силовым контроллером. Магнитным контроллером любой мощности управляют с помощью малогабаритного командоконтроллера без применения значительного усилия машиниста (крановщика).

Контакторы магнитных контроллеров более износоустойчивые, чем контакты кулачковых контроллеров, Применение магнитных контроллеров позволяет автоматизировать операции пуска и торможения двигателя, что упрощает управление приводом и предохраняет двигатель от перегрузок. В комплект магнитных контроллеров асинхронными двигателями трехфазного переменного тока с фазным ротором, входят командоконтроллер, контакторная панель и пускорегулирующие резисторы. В отличие от силового контроллера командоконтроллер) не имеет контактов, рассчитанных на прохождение больших токов. Взамен них применены контактные мостики.

В электроприводе мостовых кранов применяют также трех полюсные контакторы для замыкания и размыкания силовых электрических цепей.

Для пуска, остановки и реверсирования асинхронных электродвигателей трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором, а также для замыкания и размыкания (коммутации электрических цепей) используются в электрооборудовании мостовых кранов магнитные пускатели. Такие пускатели автоматически отключают двигатели при понижении напряжения и не допускают самопроизвольного включения двигателя после восстановления напряжения.

Электрооборудование мостовых кранов оснащено реле различного назначения и исполнения. В электрических схемах мостовых кранов встречаются реле: тепловое, максимального тока, времени, промежуточное, минимального тока, тепловое реле.

В цепи ротора электродвигателей для их плавного разгона, торможения и регулирования, частоты вращения применяют резисторы. Их устанавливают также в цепях управления и сигнализации, где они выполняют функцию ограничения напряжения или тока.

Для снятия силовых (замыкающих) пружин двух колодочных тормозов и растормаживания рабочих механизмов мостовых кранов применяют специальные тормозные электромагниты) и электрогидравлические толкатели.

Понижение напряжения с 380 В до 24В или до 12В для питания осветительных переносных ламп осуществляется на мостовых кранах с помощью однофазных трансформаторов. Для питания электронагревателей кабины машиниста (крановщика), опускания груза в режиме динамического торможения на кранах устанавливают трехфазные трансформаторы, обеспечивающие понижение напряжения с 380В до 36В. На кране имеются также измерительные трансформаторы для подключения амперметров. Необходимый для потребления в электрооборудовании мостовых кранов постоянный ток получают путем преобразования переменного тока в постоянный через выпрямители.

Среди применяемых на мостовых кранах видов электрооборудования особое место занимают конечные выключатели, непосредственно связанные с обеспечением безопасной работы кранов. На мостовых кранах применяют выключатели типов КУ, ВК, ВУ, ВПК.

Для защиты электрооборудования и электрических сетей от больших токов предусмотрены плавкие предохранители. На мостовых кранах применяют трубчатые предохранители без наполнения ПР-2 и с наполнением ПН2, НПР, НПН.

Предотвращение нарушения нормальных условий работы электрических цепей крана (перегрузка, короткое замыкание) производится с помощью автоматических выключателей.

Кроме электрических аппаратов, для частой коммутации цепей электроприводов на мостовых кранах применяют различные конструкции рубильников и выключателей периодической коммутации цепей управления и силовых цепей.

Выключатели периодической коммутации с ручным и ножным приводом используют соответственно для отключения линейного контактора и включения цепей управления. Выключатели с ручным приводом служат в качестве аварийных выключателей и имеют обозначение ВУ. Выключатели с ручным управлением применяют в ряде случаев в режиме командоконтроллеров.

Для передачи электрической энергии применяются провода, кабели и шнуры. Изолированный провод имеет токопроводящие жилы, заключенные в изолированную оболочку (резиновую, винилитовую, полихлорвиниловую). Кабели обычно имеют защитную герметическую металлическую (алюминиевую, свинцовую), резиновую или винилитовую оболочку. Для монтажа электропроводки на мостовых кранах применяют исключительно провод с изоляцией. При этом для предохранения от механических повреждений провода прокладывают в отдельных газовых трубах, металлических рукавах или плетеной металлической оболочке. Кабели и провода разделяются: по роду изоляции - неизолированные и изолированные (при этом существует большое количество видов изоляции); по материалу проводящих жил - медные, алюминиевые; по форме и конструкции проводящей жилы - сплошные или многопроволочные, круглые жилы, секторные или сегментные жилы; по роду защитных оболочек - кабели, освинцованные, с голой свинцовой оболочкой, со свинцовой оболочкой и с броней из стальной ленты.

Таблица 1. Технические характеристики мостового крана

2. Расчетная часть

2.1 Расчет мощности приводного механизма

Мостовые краны оборудованы механизмами подъема, передвижения моста и передвижения тележки.

Задачами выбора электродвигателей являются определение принципиальной возможности функционирования двигателя, обеспечение долговечности двигателя и удовлетворительных свойств пары механизм-двигатель, нахождение наиболее экономичного варианта.

Исходные данные, необходимые для расчета и выбора электродвигателя грузоподъемного механизма:

Грузоподъемность крана 35 т

Масса крюка 1 т

Высота подъема 25 м

Скорость подъема 12 м/мин

КПД механизма при нагрузке 0,8

КПД механизма при холостом ходе 0,35

Диаметр барабана лебедки 800 мм

Передаточное число полиспаста 4

Передаточное число редуктора 30

Производительность 200т/час

Напряжение переменное 380 В

Определим статический момент при подъеме груза по формуле :

где грузоподъемность, Н; -вес крюка, Н;

Диаметр барабана, м;

КПД механизма при нагрузке;

i р - передаточное число редуктора;

Число полиспаста.

Определим статический момент при опускании груза(тормозной спуск) по формуле:

(2)

Определим статический момент при подъеме крюка без груза по формуле:

(3)

где -КПД механизма при х.х.

Определим статический момент при опускании крюка без груза по формуле:

(4)

Определим средний эквивалентный момент по формуле :

Определим частоту вращения двигателя:

(6)

где скорость подъема, м/мин.

Определим среднюю эквивалентную мощность по формуле:

(7)

Определим число циклов за 1 час по формуле:

где Q -производительность, т/час;

G н - грузоподъемность, т.

Определим продолжительность цикла:

Определим время работы за одну операцию по формуле:

где -высота подъема, м;

Скорость подъема, м/сек

Определим время работы за один цикл по формуле:

Определим продолжительность включений по формуле:

(13)

Пересчитаем мощность двигателя при ПВр=83,3% на стандартную, при ПВст=60% по формуле:

(14)

Определим мощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса по формуле:

(15)

где К з - коэффициент запаса (К з =1,05-1,1)

Исходя из данных расчетов выбираем два электродвигателя, так как кран с двумя подъемами. Данные заносим в таблицу.

Таблица 2. Технические данные двигателя

Тип двигателя		п ном, об/мин	cos,%М мах, Нм

(МТН7112-10-асинхронный двигатель краново-металлургический, работающий при повышенных температурах, Н-класс нагревостойкости, 7-габарит, 1-серия, 1-длина, 10-число полюсов)

Проверяем выбранный двигатель на перегрузочную способность:

где -максимальный момент выбранного двигателя, Нм;

М мах - максимальный момент рассчитанного двигателя, Нм;

М ном - номинальный момент

Выбранный двигатель подходит.

Построим нагрузочную диаграмму.

Рисунок 1. Нагрузочная диаграмма

2.2 Выбор схемы управления

Схемы управления крановыми двигателями могут быть симметричными и несимметричными относительно нулевого положения силового контроллера или командоконтроллера. Симметричные схемы применяют для приводов механизмов передвижения, а в некоторых случаях и для приводов механизма подъёма. В таких случаях при одинаковом по номеру положениях рукоятки контроллера при движении в разные стороны двигатель работает на аналогичных характеристиках. Несимметричные схемы используют для приводов механизмов подъёма, когда при подъёме и спуске груза требуется, чтобы двигатель работал на различных характеристиках.

Магнитные контроллеры применяются преимущественно для управления двигателями кранов с тяжелыми режимами работы.

Обмотка статора двигателя подключается через реверсирующие двухполюсные контакторы КМ1 и КМ2. Резисторы в цепях ротора двигателя выводятся посредством контакторов КМ3-КМ7. Схема позволяет получить: автоматический пуск на естественную характеристику в функции независимых выдержек времени, создаваемых реле КН1-КН3, питание катушек которых производится через выпрямитель от защитной панели; работу на трёх промежуточных скоростях; торможением противовключением.

В цепь якоря двигателя включены: обмотка возбуждения, катушка тормозного электромагнита и четыре ступени сопротивления, предназначенные для пуска, торможения и регулирования угловой скорости.

Схема контроллера обеспечивает работу двигателя в двигательном режиме и в режиме противовключения.

Защита силовой цепи и цепи управления достигается с помощью автоматических выключателей и предохранителей.

Все параметры автоматов должны соответствовать их работе как в обычном, так и в аварийном режимах, а конструктивное исполнение - условиям размещения.

Номинальный ток автомата должен быть не ниже тока продолжительного режима установки, а сам аппарат не должен отключатся при предусмотренных технологических перегрузках.

2.3 Выбор аппаратуры управления и защиты

электропривод мостовой кран тормоз

Для обеспечения безаварийной работы мостовые краны снабжают приборами и устройствами безопасности: концевыми выключателями; буферными устройствами; ограничителями грузоподъемности или массоизмерительными устройствами, указывающими массу поднимаемого груза; блокировочными устройствами; устройствами, предотвращающими столкновение кранов, которые работают на одних крановых путях; приспособлениями для исключения выпадения строп из зева грузовых крюков; звуковой и световой сигнализацией и средствами коллективной защиты от поражения электрическим током; ключ маркой.

Концевые выключатели применяют для автоматического отключения от электрической сети приводного электродвигателя механизма подъема груза при подходе крюковой подвески к главным балкам моста, а также при подходе к концевым упорам крана или грузовой тележки при номинальной скорости передвижения более 32 м/мин. После остановки механизма концевой выключатель не должен препятствовать движению механизма в обратном направлении.

Буферные устройства предназначены для смягчения возможного удара мостового крана или его тележки об упоры, а также кранов один о другой. Буфер содержит упругий элемент, который поглощает кинетическую энергию поступательно движущихся масс крана или тележки в момент соударения.

Ограничитель грузоподъемности служит для отключения приводного электродвигателя механизма подъема груза, если масса поднимаемого груза превышает паспортную грузоподъемность крана на 25%.

Для определения массы транспортируемого груза краном применяют массоизмерительное устройство.

Электрические и электромеханические устройства блокировки служат для повышения безопасности управления мостовым краном. К числу таких блокировок относятся: механическая блокировка вводного рубильника ключ маркой, электромеханическая блокировка двери кабины, потолочного люка, нулевая блокировка.

Для выбора аппаратов защиты нахожу номинальный ток двигателей грузозахватного механизма по формуле:

(16)

где Р- мощность двигателей, Вт;

U - напряжение, В;

соs -коэффициент мощности.

Выбираю автоматический выключатель.

Все параметры автоматов должны соответствовать их работе как в обычном, так и в аварийном режимах, а конструктивное исполнение- условиям размещения.

Номинальный ток автомата должен быть не ниже тока продолжительного режима установки, а сам аппарат не должен отключатся при предусмотренных технологических перегрузках.

Защита установки от перегрузок по току будет обеспечена, если номинальный ток автомата с тепловым расцепителем будет равен или насколько больше номинального тока защищаемого объекта.

Уставки тепловой и максимальной токовой защит электродвигателей должны соответствовать уровням соответствующих токов двигателей. Максимальная токовая защита не должна срабатывать при пуске двигателя, для чего ее ток уставки выбирается по соотношению .

Защита от перегрузки (тепловая защита) считается эффективной при

следующем соотношении ее тока уставки и номинального тока двигателя .

Для двигателя

Ток уставки электромагнитного расцепителя

Для двигателя

Данные автоматического выключателя заношу в таблицу.

Таблица 3. Технические данные автоматического выключателя

Выбираю предохранитель, для защиты от к.з.

Таблица 4. Технические данные предохранителя

Выбираю контакторы, по напряжению в силовой части схемы. Данные заношу в таблицу.

Таблица 5. Технические данные контакторов

Выбираю пакетные выключатели

Они выбираются по роду и величине напряжения, току нагрузки, количеству переключений, которое они допускают по условиям механической и электрической износостойкости, а также конструктивному исполнению.

Таблица 6. Технические данные пакетных выключателей

Выбираю кулачковый контроллер серииККТ-60А для управления асинхронным двигателем с напряжением 380В. Он имеет до 12 силовых контактов на номинальные токи до 63А, а так же маломощные контакты для коммутации сетей управления.

Цепь управления

Принимаю ток цепи управления 10А.

Выбираю командоконтроллер для коммутации нескольких маломощных электрических цепей.

Таблица 7. Технические данные командоконтроллера

Выбираю кнопки управления

Таблица 8. Технические данные кнопок управления

Выбираю магнитные пускатели, предназначенные для пуска, остановки и защиты асинхронных электродвигателей.

Таблица 9. Технические данные магнитных пускателей

Выбираем лампу накаливания

Таблица 11. Технические данные ламп осветительных

.4 Разработка схемы соединений

Таблица 13. Разработка схемы соединений

Наименование аппарата	Расположение аппарата	Условное обозначение
Вводной выключатель SF	В защитной панели
Плавкие предохранители	В защитной панели
Конечный выключатель SQ1- SQ5	В силовой цепи
Кнопки SВ1-SВ6	В кабине крановщика
Электродвигатель М	В силовой цепи
Контактор КМ	В защитной панели
Контактор «вперёд» КМ3	В защитной панели
Контактор «назад» КМ4	В защитной панели
Автоматический выключатель QS	В защитной панели

.5 Устройство и назначение тормозного устройства

В мостовых электрических кранах применяют колодочные и дискоколодочные тормоза. В колодочных тормозах тормозные колодки прижимаются к наружной поверхности тормозного шкива. В дискоколодочных тормозах тормозные колодки выполнены плоскими и прижимаются они к торцовым поверхностям диска. Тормоза мостовых кранов замкнутые, т.е. их колодки прижаты к тормозному шкиву или диску в нормальном состоянии, когда отключены приводной электродвигатель механизма и привод тормоза. Усилие замыкания тормоза (усилие прижатия колодок к шкиву или диску) создается постоянно действующей внешней силой предварительно сжатой замыкающей пружины. Эти тормоза размыкаются, освобождая механизмы крана, только при включении привода тормоза одновременно с включением приводного электродвигателя механизма. Крановые тормоза приводятся в действие автоматически при отключении приводного электродвигателя механизма. Тормоза механизмов мостовых кранов не создают сил сопротивления при работе механизма, а стопорят механизм только в конце движения при отключении от электрической сети приводного электродвигателя и удерживают механизм на месте при стоянке.

Действие крановых тормозов основано на использовании сил трения, возникающих при прижатии неподвижных колодок к вращающемуся тормозному шкиву или диску. Значение создаваемой при этом силы трения зависит в основном от усилия прижатия колодок к тормозному шкиву и коэффициента трения между шкивом и колодками. Колодка прижимается к тормозному шкиву под действием усилия замыкающей пружины. Это усилие зависит от степени поджатая, т.е. осадки пружины, и от длины пружины в сжатом состоянии. Регулируя длину пружины в сжатом состоянии, можно увеличить или уменьшить усилие прижатия колодок к тормозному шкиву.

Коэффициент трения зависит от свойств материалов, из которых изготовлены тормозные колодки и шкив, а также от состояния поверхности трения тормозного шкива - наличия смазочного материала, влаги, ржавчины, рисок и канавок. Для повышения стабильности коэффициента трения и увеличения срока службы тормоза тормозные шкивы подвергают термической обработке, чаще всего токами высокой частоты до заданной твердости. Тормозные колодки снабжают фрикционными накладками, изготовленными из смеси асбестовой ваты с различными каучуками или смолами. Такие накладки обладают стабильным и высоким значением коэффициента трения. Таким образом, при работе тормоза сила трения создается при прижатии фрикционных накладок к термообработанной поверхности трения тормозного шкива.

При торможении кинетическая энергия движущегося механизма преобразуется в тепловую энергию нагрева поверхности тормоза. В тяжелом и весьма тяжелом режимах работы кранов температура поверхности трения тормоза может достигать 200°С и более. Одним из недостатков фрикционных накладок крановых колодочных тормозов является то, что при сильном нагреве коэффициент трения накладки по шкиву начинает уменьшаться. При этом пропорционально уменьшается сила трения и увеличивается путь торможения, что может привести к аварии крана. По этой причине нельзя использовать мостовой кран в режиме более тяжелом, чем режим, указанный в его паспорте. Фрикционные накладки быстро изнашиваются, если усилие их прижатия к тормозному шкиву превышает заданное значение.

При работе тормоза в результате действия сил трения возникает тормозной момент. Тормозной момент зависит от силы трения и диаметра тормозного шкива. С увеличением диаметра шкива при одинаковых условиях прижатия колодок к шкиву и коэффициенте трения тормозной момент увеличивается. Поэтому на разных крановых механизмах установлены тормоза с разными диаметрами тормозных шкивов.

В зависимости от скорости начала торможения, тормозного момента и массы крана или поднимаемого груза грузовая тележка, кран или груз при торможении будут проходить до полной остановки определенный путь, который называют тормозным путем.

Электрогидравлический толкатель, являющийся приводом тормозов, состоит из корпуса, в который установлен цилиндр. Ниже цилиндра установлен насос с приводным электродвигателем. Электродвигатель асинхронный, трехфазный, фланцевого типа с короткозамкнутым ротором, мощностью 0,2 кВт. На валу электродвигателя установлены колесо насоса с крыльчаткой центробежного насоса. В конструкции крыльчатки применены прямые радиальные лопатки, которые обеспечивают нормальную работу толкателя независимо от направления вращения вала электродвигателя. Станина электродвигателя прикреплена болтами к корпусу электродвигателя. Места разъемов уплотняются кольцами из маслостойкой резины, от протекания масла по штоку также предусмотрено уплотнение. Масло в электродвигатель заливают через отверстие, закрываемое пробкой, а сливают через отверстие, расположенное внизу станины. Внутренняя полость толкателя наполняется трансформаторным маслом, после этого для удаления воздуха необходимо закрыть пробку и выполнить пятикратное включение толкателя под нагрузкой на шток 100-250 Н. Затем масло доливают до тех пор, пока оно не начнет пониматься по наливному каналу. При отсутствии питания в статорной обмотке электродвигателя гидротолкателя колодки под действием пружины через стержень, верхний рычаг и шток передают усилие на рычаг. Рычаги, поворачиваясь на пальцах, плотно прижимают колодки к поверхности тормозного шкива, создавая необходимую силу трения. При включении механизма включается и электродвигатель электрогидротолкателя. После выключения электродвигателя гидротолкателя пружина снова прижимает колодки к шкиву.

К преимуществам электрогидравлических толкателей в сравнении с электромагнитами относят возможность регулирования времени срабатывания тормоза, плавное нарастание тормозного момента, большое число включений, высокую долговечность, простоту эксплуатации, бесшумность и пр.

3. Техника безопасности при обслуживании мостовых кранов

Безопасная работа грузоподъемных кранов может быть обеспечена путем соблюдения требований нормативных документов по технике безопасности. Организация службы по соблюдению требований безопасности труда при эксплуатации кранов должна осуществляться в соответствии со СНиП 12-03-99 «Безопасность труда в строительстве. Часть I. Общие требования», «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов». Предприятие, эксплуатирующее кран, назначает ответственных за безопасное производство работ по перемещению грузов кранами на объектах.

Предприятие - владелец крана согласовывает проект производства работ для установки крана на объекте; проводит частичное и полное техническое освидетельствование крана; периодически проверяет (осматривает) состояние крана и опорного основания; проверяет соблюдение установленного Правилами Госгортехнадзора РФ порядка допуска рабочих к управлению и обслуживанию крана; участвует в комиссиях по аттестации и периодической проверке знаний требований безопасности труда машинистом (крановщиком) и обслуживающим персоналом, принимает меры по соблюдению требований безопасности труда при эксплуатации крана и устранению неисправностей его составных частей и сборочных единиц; назначает машиниста (крановщика) для работы на кране и обеспечивает его производственной инструкцией по безопасному ведению работ.

Предприятие, эксплуатирующее кран, обеспечивает объект проектом производства работ (ППР); составляет перечень применяемых мероприятий, обеспечивающих безопасное производство работ в зоне действия крана; устраивает подкрановые пути для движения крана у строящегося сооружения; проверяет выполнение технического освидетельствования съемных грузозахватных приспособлений и их маркировку; назначает стропальщиков для обвязки и зацепки грузов при их перемещении краном; определяет и указывает машинисту и стропальщикам место и порядок безопасного складирования и монтажа конструкций; инструктирует машиниста (крановщика) и стропальщиков по вопросам безопасного выполнения предстоящей работы; не допускает без наряда-допуска производства монтажных и погрузочно-разгрузочных работ кранами вблизи линии электропередачи; обеспечивает в соответствии с нормами освещение места производства работ в ночное время; не допускает в рабочую зону крана посторонних лиц; обеспечивает сохранность крана по окончании смены.

В Инструкции по монтажу указывается, при какой скорости ветра должны быть прекращены работы по монтажу, демонтажу крана. Запрещается проводить монтажные работы на высоте при гололеде, в ночное время, в грозу, туман и при температуре воздуха ниже -20° С. Вести монтаж ночью можно только в случае аварии. Запрещается спускать или поднимать башню ночью. При работе в темное время монтажная площадка должна быть освещена. При гололеде монтажная площадка должна быть посыпана песком. Кран перед подъемом очищают от снега и льда. Не допускается применение обледенелых канатов для строповки. Управлять механизмами крана при монтаже разрешается только монтажникам, имеющим соответствующее удостоверение. При монтаже и демонтаже крана запрещается: крепить элементы конструкции неполным количеством болтов; устанавливать кран у котлована с неукрепленными откосами; вести в зоне монтажа или демонтажа какие-либо работы, не относящиеся непосредственно к монтажу.

Для уменьшения воздействия опасных и вредных производственных факторов работы по перемещению грузов кранами, техническому обслуживанию и ремонту машинист (крановщик) должен выполнять, применяя средства индивидуальной защиты. Основным средством защиты от производственных загрязнений и механических повреждений служит спецодежда: костюм мужской или женский, состоящий из куртки с брюками или полукомбинезоном. Спец обувь предназначена для защиты ног машиниста от холода, механических повреждений, масла и т.п. Для работ на открытом воздухе в зимнее время машинист (крановщик) одевает ватную куртку, брюки и валенки, которые весной он сдает на летнее хранение. Для защиты рук от механических повреждений при проведении работ по техническому обслуживанию и ремонту крана машинист должен пользоваться специальными рукавицами. Каска необходима для защиты головы от механических повреждений и поражения электрическим током. Машинисту (крановщику) выдается каска темного или оранжевого цвета. Каски белого цвета предназначены для менеджеров. Каски могут снабжаться устройствами для защиты от шума. При проведении работ на высоте машинист (крановщик) должен пользоваться предохранительным поясом.

Перед началом работы машинист (крановщик) осматривает кран, проверяет исправность тормозов и приборов безопасности, знакомится с рабочей зоной на объекте и устанавливает кран в ней в соответствии с проектом производства работ, проверяет исправность подкрановых путей, грузозахватных устройств; определяет маркировку перемещаемых грузов, знакомится с опасными грузами и веществами. Машинист (крановщик) участвует в ЕО1) просматривает записи в вахтенном журнале и, если может, устраняет зафиксированные в этом журнале неполадки крана или сообщает о них до начала работы лицу, ответственному за исправное состояние крана. Запрещается приступать к работе, если при этом выявлены неисправности: трещины или деформация в несущих металлоконструкциях крана ослабленные зажимы в местах крепления канатов, сверхнормативные обрывы проволок или поверхностный износ, повреждения деталей тормоза грузовой лебедки и устройств безопасности.

Перед пуском крана с него убирают все приспособления, инструменты и незакрепленные детали; убеждаются, что правильно и надежно установлены плиты противовеса и балласта, рельсовые противоугонные захваты; удаляют людей с крановых путей.

Во время работы машинист (крановщик) выполняет следующее:

не допускает на кран посторонних лиц;

проверяет уклон площадки, на которой стоит кран; допускается уклон не более 3°;

соблюдает расстояние от бровки котлована или траншеи до ближайшей опоры (колеса, гусеницы, выносной опоры) крана;

выполняет рабочие движения по сигналу стропальщика;

контролирует массу поднимаемых грузов и вылет по указателю в кабине или закрепленному на стреле);

перед подъемом груза предупреждает стропальщика и всех находящихся около крана о необходимости освободить рабочую зону крана;

устанавливает грузозахватное устройство так, чтобы исключить косое натяжение грузового каната (при подъеме груза расстояние между ним и крюковой подвеской должно быть 0,5 м);

перемещаемые в горизонтальном направлении грузы приподнимает на 0,5 м выше встречающихся на пути предметов; следит за отсутствием людей в просвете между поднимаемым или опускаемым грузом и выступающими частями, зданий и транспортных средств;

приостанавливает работу крана при неравномерной укладке каната или спадании его с барабана.

Запрещается:

без наряда-допуска устанавливать кран или перемещать груз на расстояние ближе 30 м от крайнего провода действующей линии электропередачи;

одновременно работать имеющимися на кране двумя механизмами подъема (основном и вспомогательным);

выполнять рабочие движения на взрывопожароопасной территории без присутствия лица, ответственного за перемещение грузов кранами;

допускать к обвязке и зацепке грузов рабочих, не имеющих прав стропальщика;

поднимать грузы неизвестной массы;

поднимать защемленные грузом грузозахватные устройства и железобетонные изделия с поврежденными петлями.

Перемещать грузы электромагнитной плитой разрешается только в специально отведенных местах склада (пункта грузопереработки). При разгрузке автомашин не разрешается перемещать электромагнитную плиту с грузом над кабиной автомашины, а при разгрузке железнодорожных вагонов - над составом. Необходимо постоянно следить за правильностью намотки кабеля подъемного электромагнита на барабан. Машинист не имеет права покидать кабину, если на электромагнитной плите есть груз. При работе с грейфером необходимо следить, чтобы челюсти плотно закрывались. Нельзя допускать сильного ослабления грузового каната и выхода его из ручья барабана.

При приближении грозы и ураганного ветра опускают груз и прекращают работу.

По окончании смены машинист (крановщик) обязан: не оставлять груз в подвешенном состоянии; поставить кран в отведенное для него место и закрепить его; остановить силовую установку и при питании крана от внешнего источника выключить рубильник; сообщить своему сменщику о всех неполадках в работе крана и сделать соответствующую запись в вахтенном журнале. При работе в стесненных условиях соблюдают ограничение рабочих движений крана, выставляют предупреждающие и запрещающие знаки безопасности.

Ответственный за безопасное производство работ на строительной площадке и инженерно-технический работник, осуществляющий надзор за безопасной работой кранов, обеспечивают своевременное оповещение машиниста (крановщика) о резких переменах погоды (пурга, ураганный ветер, гроза, сильный снегопад). Нельзя оставлять без надзора кран с работающей силовой установкой и открытыми дверцами кабин.

Техническое обслуживание (ТО) кранов в условиях строительной площадки приходится выполнять при отсутствии постоянных рабочих мест и в различных погодных условиях. Это представляет повышенные требования к обеспечению безопасных условий труда. Для выполнения ТО выбирают ровную (чтобы исключить возможность самопроизвольного перемещения машины под воздействием силы тяжести) свободную от посторонних предметов площадку с твердым нескользким покрытием на расстоянии не менее 50 м от мест хранения нефтепродуктов. Под колеса кранов подкладывают колодки, стрелы опускают до упора. С электрифицированных кранов снимают напряжение и вывешивают предупредительные надписи. Пользуются только исправными инструментами, домкратами и приспособлениями. Инструмент, запасные части, приспособления их нужно поднимать на кран только в специальной сумке или с помощью веревки. Устанавливают сборочные единицы и составные части на подставки и козлы, испытанными на грузоподъемность. Операции ТО с ходовыми колесами производят после выпуска воздуха из камер. При мойке крана под большим давлением струи отлетающая грязь может попасть в лицо и глаза. Сборочные единицы очищают сжатым воздухом, пользуясь защитными очками. Во время заправки крана машинист (крановщик) становится так, чтобы ветер не относил на него пары и брызги топлива. Операцию выполняют в рукавицах. При доливе воды в систему охлаждения пробку радиатора открывают медленно, чтобы пар из него выходил постепенно во избежание ожога горячим паром лица и рук. Зимой для заливки горячей воды используют металлические ведра с насадкой, позволяющим направлять струю воды. Применять самодельные ведра (например, из резиновых камер) запрещается. При использовании пара для нагрева двигателей соблюдают меры предосторожности. Шланг с паром, вставив в горловину радиатора, закрепляют, чтобы предупредить его выпадение. Масло в картере и рабочая жидкость в гидрооборудовании при работе крана находятся в горячем состоянии, поэтому их сливают осторожно в специальные емкости.

Для предотвращения самопроизвольного открывания дверей кабин замки должны быть исправными. Двери кабин должны плотно закрываться, так как через отверстия просачивается пыль и загрязняется воздух. Особое внимание обращают на наличие чехлов в местах прохождения рычагов и педалей. Подушку и спинку сиденья содержат в хорошем техническом состоянии, не допускается провалов, выступающих пружин и острых кромок.

Грузоподъемные краны имеют электрический привод и относятся к электроустановкам напряжением 1000 В. «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок» потребителей требуют, чтобы машинисты мостовых и электрических грузоподъемных кранов имели определенные знания по электротехнике и электрооборудованию кранов, знали и умели оказывать первую помощь при поражении электрическим током. Тело человека является хорошим проводником электрического тока, в зависимости от многих причин и условий воздействие электрического тока может быть от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев рук, до прекращения работы сердца или легких, т.е. смертельного поражения.

Поражение электрическим током происходит при замыкании электрической цепи через тело человека, поэтому машинист (крановщик) должен быть обеспечен защитными средствами. По степени надежности изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные. Основными считаются те защитные средства, изоляция которых может надежно выдерживать напряжение установки и посредством которых допускается непосредственное прикосновение к токоведущим частям находящимся под напряжением. Дополнительными являются защитные средства, служащие для усиления действия основных средств и для защиты от напряжения прикосновения и шагового напряжения. В крановых электроустановках основными защитными средствами являются изолирующие перчатки, а дополнительными средствами - изолирующие галоши и коврики. При поражении электрическим током необходимо как можно скорее освободить пострадавшего от действия тока, так как от продолжительности этого действия зависит тяжесть электротравмы. При этом необходимо помнить, что прикасаться к человеку, находящемуся под напряжением, можно только при условии принятия необходимых мер предосторожности. Меры первой помощи будут зависеть от состояния пострадавшего после освобождения его от действия электрического тока.

Заключение

Мною разработан проект электрооборудования мостового крана грузоподъемностью 35т.

В общей части курсового проекта указаны основные требования, предъявляемые к электрооборудованию крана, который предназначен для производства грузоподъемных работ. С помощью мостового крана достигаются высокие темпы производства. Он обеспечивает обслуживание большой площади рабочей зоны, равной ходу грузовой тележки, умноженной на длину подкранового пути.

В расчетной части проекта произведен расчет и выбор мощности электродвигателя грузоподъемного механизма. Произведен проверочный расчет элементов силовой цепи. Выбрана аппаратура защиты и управления.

Выбранное электрооборудование соответствует нормам ПУЭ.

Коммутационная аппаратура может осуществлять защиту потребителей от перегрузки и коротких замыканий.

В разделе «Техника безопасности» описаны вопросы техники безопасности при обслуживании кран.

Считаю, что выбранное мной электрооборудование позволит уменьшить простои при работе крана, улучшить эксплуатационные свойства и повысить надежность и безопасность работы.

Литература

1. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы - М.: Энергоатомиздат, 1990, 288 с.

Барыбин Ю.Г., Федоров Л.Е. Справочник по проектированию электроснабжения - М.: Энергоатомиздат, 1990, 576 с.

Карпов Ф.Ф, Козлов В.Н. Справочник по расчету проводов и кабелей - М.: Энергия, 1969, 264с.

Зимин Е.Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок - М.: Энергоатомиздат, 1991

5. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок - СПб.: Издательство ДЕАН, 2001, 208 с.

6. Пижурин П.А. Справочник электрика лесозаготовительного предприятия - М.: Лесная промышленность, 1988, 363 с.

Пижурин П.А. Электроборудование и электроснабжение лесопромышленных и деревообрабатывающих предприятий - М: Лесная промышленность, 1993, 263с.

Правила устройства электроустановок - М.: Главгосэнергонадзор России, 2001, 6 издание.

Правила устройства электроустановок - СПб.: Издательство ДЕАН, 2002, 928с.

Мостовой кран () состоит из одной или двух главных балок моста 11, имеющего возможность перемещения на ходовых колёсах 3, которые установлены в концевых балках 4, по подкрановым путям 2, уложенным на выступах верхней части стены или колонн цеха (эстакады).

Рисунок 2.1 – Общий вид мостового крана:
1 – кабина машиниста (крановщика); 2 – подкрановый путь; 3 – ходовое колесо; 4 – концевая балка; 5 – гибкий кабель для токоподвода к тележке крана; 6 –механизм вспомогательного подъёма груза; 7 – механизм главного подъёма груза; 8 – крановая тележка; 9 – трос для подвески гибкого кабеля; 10 – площадка для обслуживания троллей; 11 – главная балка моста; 12 – механизм передвижения тележки; 13 – механизм передвижения крана.

По нижнему (подвесной кран) или по верхнему (опорный кран, отличающийся большей грузоподъёмностью) поясу балок моста поперёк пролёта цеха передвигается крановая тележка 8, снабжённая механизмом подъёма груза с грузозахватным элементом. В зависимости от назначения крана на тележке могут размещаться различные типы механизмов подъёма или два механизма подъёма, один из которых является главным 7, а второй, меньшей грузоподъёмности, – вспомогательным 6.

Механизм передвижения крана 13 установлен на мосту крана; механизм передвижения тележки 12 – непосредственно на тележке. Управление всеми механизмами осуществляется из кабины 1, установленной под мостом крана, или посредством пульта дистанционного управления с пола (реже).

Ток для питания электродвигателей подаётся по троллеям, закреплённым на стене здания, которые обычно изготовляют из прокатной стали углового профиля. Для подачи тока на кран применяются токосъёмы скользящего типа, прикрепляемые к металлоконструкциям крана, башмаки которых скользят по троллеям при перемещении моста крана. Для обслуживания троллеев на кране предусматривается специальная площадка 10.

Для осуществления токоподвода к двигателям, расположенным на тележке, обычно используются троллеи, изготовляемые из круглой или угловой стали. Для их установки требуются специальные стойки на площадке, идущей вдоль главной балки. В последних конструкциях мостовых кранов токоподвод к тележке осуществляется с помощью гибкого кабеля 5. В этом случае между двумя стойками, установленными около концевых балок, натягивается трос 9, к которому на специальных подвесках подвешен по спирали гибкий кабель, складывающийся при подходе тележки к одному концу моста, а при подходе тележки к другому концу моста – растягивающийся с небольшим провесом. Применение гибкого токоподвода упростило конструкцию, повысило надежность эксплуатации и снизило массу крана, так как позволило отказаться от стоек и площадки для их размещения и обслуживания.

Основными параметрами мостового крана являются:

• грузоподъёмность – максимальная масса груза, на подъём и перемещение которой кран рассчитан в заданных условиях эксплуатации. В величину грузоподъёмности включается масса съёмных грузозахватных приспособлений и тары, используемых для перемещения груза;
• пролёт – расстояние по горизонтали между осями рельсов кранового пути, характеризующее величину зоны, обслуживаемой краном;
• высота подъёма – расстояние от уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в верхнем положении;
• глубина опускания – расстояние по вертикали от уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в нижнем рабочем положении;
• база – расстояние между осями опор (ходовых тележек) крана, измеренное вдоль пути.

Группы классификации (режимы работ) грузоподъёмных кранов и машин (А 1 – А 8) и их механизмов (М 1 – М 8) определяются согласно Приложению 1 НПАОП 0.00-1.01-07 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов» и указываются в паспорте грузоподъёмного крана или машины.

Режим работы крана в целом зависит от класса использования (U 0 – U 9), который характеризуется величиной максимального числа циклов за заданный срок службы, и режима нагрузки (Q 1 – Q 4).

Режим работы механизма зависит от класса использования (Т 0 – Т 9), который характеризуется общей продолжительностью использования механизма, и режимом нагрузки (L 1 – L 4).

Режим нагрузки характеризуется величиной коэффициента распределения нагрузки, который определяется по формуле, приведенной в Приложении 1 НПАОП 0.00-1.01-07 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов» .

Перечень ссылок

1. НПАОП 0.00-1.01-07. Правила будови і безпечної експлуатації вантажопідіймальних кранів // Затв. Наказом Державного комітету України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду 18.06.2007 №132.

Вопросы для контроля

1. Каково назначение основных механизмов и узлов мостового крана?

Введение

Кранами называются грузоподъемные устройства, служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов на большие расстояния. По особенностям конструкций, связанным с назначением и условиями работы, краны разделяются на мостовые, портальные, козловые, башенные и др. В цехах предприятий электромашиностроения наибольшее распространение получили мостовые краны, с помощью которых производится подъем и опускание тяжелых заготовок, деталей и узлов машин, а также их перемещение вдоль и поперек цеха. Вид мостового крана в основном определяется спецификой цеха и его технологией, однако многие узлы кранового оборудования, например механизмы подъема и передвижения, выполняются однотипными для различных разновидностей кранов.

На электрических кранах устанавливают электродвигатели, пусковые и регулировочные сопротивления, тормозные электромагниты, контроллеры, защитную, пускорегулирующую, сигнальную, блокировочную и осветительную аппаратуру, конечные выключатели, токосъемники. Питание на кран подается или через троллейные проводники, неподвижно закрепленные на строительных конструкциях, и токосъемники, закрепленные на кране, или при помощи гибкого шлангового кабеля. Электродвигатели, аппараты и электропроводку кранов монтируют в исполнении, соответствующем условиям окружающей среды.

В зависимости от вида транспортируемых грузов на мостовых кранах используют различные грузозахватывающие устройства: крюки, магниты, грейферы, клещи и т.п. В связи с этим различают краны крюковые, магнитные, грейферные, клещевые и т.п. Наибольшее распространение получили краны с крюковой подвеской или с подъемным электромагнитом, служащим для транспортировки стальных листов, стружки и других ферромагнитных материалов.

У всех типов кранов основными механизмами для перемещения грузов являются подъемные лебедки и механизмы передвижения.

По грузоподъемности мостовые краны условно разделяют на малые (масса груза 5-10 т.), средние (10-25 т.) и крупные (свыше 50 т.).

Перемещение грузов, связанное с грузоподъемными операциями, во всех отраслях народного хозяйства, на транспорте и в строительстве осуществляется разнообразными грузоподъемными машинами.

Грузоподъемные машины служат для погрузочно-разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства и выполнения ремонтно-монтажных работ с крупногабаритными агрегатами. Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от сотен ватт до 1000кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 1500 –2500 кВт.

Мостовые краны в зависимости от назначения и характера выполняемой работы снабжают различными грузозахватными приспособлениями: крюками, грейферами, специальными захватами и т.п. Мостовой кран весьма удобен для использования, так как благодаря перемещению по крановым путям, расположенных в верхней части цеха, он не занимает полезной площади.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно - кратковременном режимом работы при большей частоте включения, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов,онечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные

системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радио каналу или одному проводу.

В настоящее время грузоподъемные машины выпускаются большим числом заводов. Эти машины используются во многих отраслях народного хозяйства в металлургии, строительстве, при добыче полезных ископаемых, машиностроении, транспорте, и в других отраслях.

Развитие машиностроения, занимающиеся производством грузоподъемных машин, является важным направлением развития народного хозяйства страны.

1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОСТОВОГО КРАНА.

Электрические подъёмные краны - это устройства служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов. Подвижная металлическая конструкция с расположенной на ней подъемной лебёдкой являются основными элементами подъёмного крана. Механизм подъемной лебёдки приводится в действие электрическим двигателем.

Подъемный кран представляет собой грузоподъемную машину циклического действия, предназначенную для подъема и перемещения груза, удерживаемого грузозахватным устройством (крюк, грейфер). Он является наиболее распространенной грузоподъемной машиной, имеющей весьма разнообразноеМостовой кран (рисунок 1) представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках. Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонны цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана. Управление всеми механизмами происходит из кабины прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. В современных конструкциях мостовых кранов токопровод осуществляется с помощью гибкого кабеля. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.

Любой современный грузоподъемный кран в соответствии с требованиями безопасности, может иметь для каждого рабочего движения в трех плоскостях, следующие самостоятельные механизмы: механизм подъема - опускания груза, механизм передвижения крана в горизонтальной плоскости и механизмы обслуживания зоны работы крана (передвижения тележки).

Грузоподъемные машины изготовляют для различных условий использования:

по степени загрузки, времени работы, интенсивности ведения операций, степени ответственности грузоподъемных операций и климатических факторов эксплуатации.

К основным параметрам механизма подъёма относятся:

грузоподъемность, скорость подъема крюка, режим работы, высота подъема грузозахватного устройства.

Рисунок 1 – Общий вид мостового крана

Номинальная грузоподъемность - масса номинального груза на крюке или захватном устройстве, поднимаемого грузоподъемной машиной.

Скорость подъема крюка выбирают в зависимости от требований технологического процесса, в котором участвует данная грузоподъемная машина, характера работы, типа машины и ее производительности.

2 УСЛОВИЯ РАБОТЫ И ОБЩАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТОРОБОРУДОАНИЯ МОСТОВОГО КРАНА.

Повышенная опасность работ при транспортировке поднятых грузов требует при проектировании и эксплуатации соблюдение обязательных правил по устройству и эксплуатации подъемно-транспортных машин. На механизмах подъема и передвижения правилами по устройству и эксплуатации предусмотрена установка ограничителей хода, которые воздействуют на электрическую схему управления. Конечные выключатели механизма подъема ограничивают ход грузозахватывающего приспособления вверх, а выключатели механизмов передвижения моста и тележки ограничивают ход механизмов в обе стороны. Предусматривается также установка конечных выключателей, предотвращающих наезд механизмов в случае работы двух и более кранов на одном мосту. Исключение составляют установки со скоростью движения до 30 м/мин. Крановые механизмы должны быть снабжены тормозами закрытого типа, действующими при снятии напряжения.

На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до 500 В, поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжения 220, 380, 500 В переменного тока и 220, 440 В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузке и коротком замыкании. Нулевая защита исключает самозапуск двигателей при подаче напряжения после перерыва в электроснабжении. Для безопасного обслуживания электрооборудования, находящегося на ферме моста, устанавливают, блокировочные контакты на люке и двери кабины. При открывании люка или двери напряжение с электрооборудования снимается.

Правилами Госгортехнадзора предусматривается четыре режима работы механизмов: лёгкий - Л, средний - С, тяжёлый - Т, весьма тяжёлый - ВТ.

Проектируемый мостовой кран работает в среднем режиме с ПВ = 40%.

2.1 Кинематические схемы основных механизмов

Работу основных механизмов крана рассматривают по кинематическим схемам. Так как двигатели обычно имеют угловую скорость, значительно большую, чем скорость подъемного барабана или ходовых колес моста или тележки, то движение к рабочим органам механизмов крана передается через редукторы (на рисунках обозначены буквой Р).

Для механизмов подъема наибольшее применение получили схемы с полиспастом П (рисунок 2), при помощи которого движение от барабана Б передается крюку К.

На рисунке 3 представлена схема механизма тележки, которая обычно имеет четыре ходовых колеса, два из которых, соединены валом, приводятся в движение через редуктор Р от двигателя Д.

Передача движения к ходовым колесам концевых балок от двигателя, установленного на мосту, может осуществляться через редуктор Р, расположенного в средней части моста (рисунок 4).

Каждый механизм крана имеет механический тормоз Т, который устанавливается на соединительной муфте между двигателем и редуктором или на тормозном шкиве на противоположном конце вала двигателя.

Рисунок 2. Кинематическая схема подъемного механизма

Рисунок 3. Кинематическая схема тележки

Рисунок 4. Кинематическая схема моста

ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ ЭЛКТРОПРИВОДА И ОБОСНОВАНИЯ ВЫБРАНОГО ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

Для выбора системы электропривода необходимо четко представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается.

Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1 Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку – с большей скоростью для увеличения производительности крана. Пониженные скорости необходимы также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов с целью ограничения ударов при их посадке и облегчают работу оператора. Обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.

3 Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Первое условие связано с ослаблением ударов в механических передачах при выборе зазора, с предотвращением пробуксовки ходовых колес тележек и мостов, с уменьшением раскачивания подвешенного на канатах груза при интенсивном разгоне и резком торможении механизмов передвижения; второе условие необходимо для обеспечения высокой производительности крана.

4 Реверсирование электропривода и обеспечение его работы, как в двигательном режиме, так и в тормозном режиме.

4 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ КРАНА

Электродвигатели, установленные на кранах, работают в тяжелых условиях, часто в помещениях с повышенной температурой или с большим содержанием в них паров и газов, а также на открытом воздухе. Мостовые краны имеют повторно-кратковременный режим работы, с частыми пусками и торможениями.

Повторно - кратковременный режим – это режим работы двигателя, при котором рабочие периоды t раб чередуются с периодами отключения t 0 .

Повторно - кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ).

где, t раб – время работы (с)

t ц – время цикла (с)

Номинальное значение относительной продолжительности включения – 15, 25, 40, 60%.

Рассмотрим режимы работы двигателей, которые представлены на рисунке 5.

Двигатели механизмов моста и тележки при работе с грузом и без груза работают в нормальном двигательном режиме.

При подъеме груза или пустого крюка двигатель подъемного механизма работает в двигательном режиме, а при опускании груза возможны два случая:

Если момент груза М гр больше момента двигателя М дв, то груз будет опускаться под действием собственного веса с учетом момента трения М тр и электродвигатель должен быть включен на подъем, чтобы подтормаживать груз, то есть в этом случае момент двигателя равен

М дв = М гр - М тр

Такой режим называется тормозным спуском.

Если момент груза будет меньше момента трения, то электродвигатель должен быть включен на спуск и способствовать опусканию груза, то есть работать в двигательном режиме, в этом случае момент двигателя равен

дв = М тр - М гр

Такой режим называется силовым спуском.

П

Силовой спуск малых грузов (двигательный режим)

Передвижение (двигательный режим)

Подъем груза (двигательный режим)

Тормозной спуск груза

Рисунок 5. Режимы работы двигателей крана

Ри опускании пустого крюка так же возможны два случая, то есть спуск может быть и тормозным и силовым.

5 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОВИГАТЕЛЕЙ, ИХ ВЫБОР ПО КАТЕГОРИЯМ И ПРОВЕРКА.

5.1 Двигателя моста.

Определяем сопротивление движению механизма при перемещении с полным грузом по формуле 1

(1)

где, F Г – сопротивление движению механизма при перемещении с полным грузом, Н;

G Г – вес крана с грузом, Н;

G 0 – вес крана без груза, Н;

r – радиус цапфы колеса, м;

Принимаем:

f = (0, 0005-0,001).

µ = (0,015-0,02);

Вычисляем вес крана с грузом

G Г = m Г · g · 10 3 (2)

где m Г – грузоподъемность крана, т;

G Г = 10 · 9,8 · 10 3 =98000 Н

Вычисляем вес крана без груза

G 0 = m 0 · g · 10 3 (3)

где m 0 – вес моста, т.

G 0 = 12 · 9,8 · 10 3 = 117600 Н

Вычисляем радиус ходового колеса

R = (4)

где D х – диаметр ходовых колес моста, м.

R =
м

Вычисляем радиус цапфы колеса

r =
(5)

где D ц – диаметр цапфы колес моста, м.

r =
м

Вычисляем сопротивление движению механизма по формуле 1

Определяем сопротивление движению механизма при перемещении без груза по формуле 6

(6)

где,– F 0 сопротивление движению механизма при перемещении без груза, Н;

К – коэффициент трения ребер колес о рельсы;

G 0 – вес крана без груза, Н;

R – радиус ходового колеса, м;

µ - коэффициент трения скольжения в подшипнике;

r – радиус цапфы колеса, м;

f – коэффициент трения качения ходового колеса;

Принимаем:

µ = (0,015-0,02);

f = (0,0005-0,001).

Вычисляем F 0 по формуле:

Рассчитываем момент статического сопротивления на валу электродвигателя при движении с грузом по формуле 7

(7)

где, М с1 – момент статического сопротивления на валу электродвигателя при движении с грузом, Н·м;

Г – сопротивление движению механизма при перемещении с полным грузом, Н;

n – частота вращения двигателя, об/мин;

Находим частота вращения двигателя по формуле 8

D х – диаметр ходового колеса, м.

об/мин

Н·м

Рассчитываем коэффициент загрузки крана на холостом ходу по формуле 9

(9)

G Г – вес крана с грузом, Н;

G 0 – вес крана без груза, Н.

Рассчитываем момент статического сопротивления на валу без груза по формуле 10

(10)

где, М с2 – момент статического сопротивления на валу двигателя при

движении без груза, Н·м;

F 0 – сопротивление движению механизма при перемещении без груза, Н;

V – скорость перемещения моста, м/с;

n – частота вращения двигателя, об/мин

- КПД механизма без груза.

Вычисляем КПД механизма без груза по формуле 11

(11)

где, К з – коэффициент загрузки крана на холостом ходу;

КПД механизма при полном грузе.

Рассчитываем средний статический эквивалентный момент по формуле 12

(12)

где, М э – средний статистический момент, Н·м;

М с1 – момент статического сопротивления на валу электродвигателя при движении с грузом, Н·м;

М с2 – момент статического сопротивления на валу двигателя при движении без груза, Н·м.

Н·м

Находим среднюю эквивалентную мощность механизма по формуле 13

(13)

где, Р э – средняя эквивалентная мощность механизма, кВт;

М э – средний статистический момент, Н·м;

n – частота вращения двигателя, об/мин.

кВт

Вычисляем время цикла по формуле 14

(14)

где, t ц – время цикла, с;

Z – число циклов в час

3600 – 1 час, с;

с

Вычисляем время работы при движении с грузом и без него по формуле 15

(15)

где, t раб – время работы при движении с грузом и без него, с;

L – путь перемещения механизма, м;

V – скорость перемещения моста, м/с.

с

Вычисляем продолжительность включения механизма во время работы по формуле 16

(16)

где,

t раб – время работы при движении с грузом и без него, с;

t ц – время цикла, с.

Приводим ПВ р к стандартному значению ПВ ст = 30%

Рассчитываем мощность двигателя по формуле 17

где, Р ПВст – мощность двигателя моста, кВт;

Р э – средняя эквивалентная мощность механизма, кВт;

ПВ р – продолжительность включения механизма во время работы, %;

2,63 кВт

По расчетной частоте вращения,учитывая род тока по величине Р ПВст выбираем двигатель постоянного тока Д31 данные которого приведены в таблице 1.

аблица 1

Определим номинальный момент по формуле 18

М н =9,55·Рн/n (18)

М н =9,55·8000/820=93,1 Н·м;

Определим средний пусковой момент двигателя по формуле 19

М п =1,6-1,8М Н (19)

где, М н =93,1 Н·м;

М п =1,6·93,1=148,96 Н·м;

2. Определим маховый момент,приведенный к валу двигателя при движении моста с грузом и без него

С грузом по формуле 20

СД гр ²=1,15 СД дв ²+365(G г + G 0)V²/n² Н·м (20)

Iя=0,3 кг·м²

СД дв ²=0,3·40=12 кг·м²

СД гр ²=1,15·12+365(98000+117600) ·1,25²/820²=196,3 Н·м²

Без груза по формуле 21

Рассчитываем время пуска для каждой операции

Максимально допустимое время пуска для механизмов передвижения 10-15 сек

С грузом по формуле 22

t п1= СД гр ²·n/375· (Мп-Мст1) сек (22)

t п1= 196,3·820/375· (148,96-113,4)=12 сек

Без груза по формуле 23

t п2= СД гр ²·n/375· (Мп-Мст2) сек (23)

t п2= 113,5·820/375(148,96-67,5)=3 сек

т.к.получилось малое время пуска двигателя перемещения моста без груза

t п2= 3 сек просчитаем двигатель меньшей мощности

Проверим двигатель постоянного тока Д 22

Определим номинальный момент по формуле 18

М н =9,55 · Рн/n (18)

М н =9,55 · 6000/1070=53,5

Определяем средний пусковой момент двигателя по формуле 19

М п =1,8 · М н (19)

М п =1,8 · 53,5=96,3

2. Определим маховый момент,приведенный к валу двигателя при движении моста с грузом по формуле 20

I я = 0,155 кг · м²

СД дв ²=0,155 · 40 =6,2 кг · м²

СД гр ²=1,15 · 6,2+365(98000+117600)1,25 ² /1070²=114,52 Н·м²

3.без груза по формуле 21

СД 0 ²=1,15 · 6,2+365(117600 · 1,25 ²)/1070 ²=65,7 Н·м²

4.Рассчитываем время пуска для каждой операции с грузом по формуле 22

t п1= (114,52 · 1070)/375(96,3-113,4)=-19,1 сек

т.к получилось отрицательное значение время пуска двигателя перемещения моста t п1= -19,1 то двигатель Д 22 не подходит

ля двигателя Д 31 при расчетах время пуска без груза уменьшим пусковой момент за счет введения в цепь реостата по формуле 22

М п =1 М н =1 · 93,1=93,1 Н·м (22)

5.Вычисляем время пуска без груза по формуле 23

t п2 =113,5 · 820/375(93,1-67,5)=9,6 сек

6.Рассчитаем время торможения при каждой операции с грузом по формуле 24

t т = СД гр ² · n/375(М т+ М ст) сек (24)

М т = М н =93,1 Н·м

t т1 =196,3 · 820/375(93,1+113,4)=2 сек

7.Для расчета время торможения без груза ограничим тормозной момент по формуле 24

М т =0,8 М ном =0,8 · 93,1=74,48 Н·м (25)

t т2= 113,5 · 820/375(74,48+67,5)=1,74 сек

8.Замедление находим по формуле 26

а=v/ t n ≤0.6;0.8 (26)

без груза

1=0,6≤0,6;0,8 а2=0,7≤0,6;0,8

9. Определим время установившегося движения t ус по формуле 27

t у =360 · 0,106-12-9,6-2-1,74/2=6,4 сек

10. Строим нагрузочную диаграмму

11.Расчитаем эквивалентный момент по формуле 28

(28)

2. Определим эквивалентный момент пересчитанный на стандартный ПВ по формуле 29

(29)

=48,6 Н·м

48,6≤93,1-условия выполняется,двигатель проверяем по максимально допустимой перегрузке

0,8λкр·Пн≤Мст.мах

0,8·3·93,1≤113,4

Условия выполняется следовательно для перемещения моста применяем двигатель постоянного тока Д 31

5.2Двигателя тележки

1. Определяем сопротивление движению механизма при перемещении с полным грузом по формуле 1

Определяем вес крана G Г с грузом по формуле 2

G Г = 10 · 9,8 · 10 3 = 98000 Н

Определяем вес крана без груза G 0 по формуле 3

G 0 = m 0 · g · 10 3 (3)

где, m 0 – вес тележки, т.

G 0 = 5,6 · 9,8 · 10 3 = 54880 Н

Находим радиус ходового колеса по формуле 4

где, D х – диаметр ходовых колес тележки, м.

Находим радиус цапфы колеса по формуле 5

где, D ц – диаметр цапфы колес тележки, м.

r =
м

Находим сопротивление движению механизма при перемещении с полным грузом по формуле 1

2. Определяем сопротивление движению механизма при перемещении без груза по формуле 6

3. Рассчитываем момент статического сопротивления на валу электродвигателя при движении с грузом по формуле 7

об/мин

Н·м

4. Рассчитываем коэффициент загрузки крана на холостом ходу по формуле 9

(9)

=0,35

5.Определим КПД х.х по формуле 11

6. Рассчитываем момент статического сопротивления на валу без груза по формуле 10

Н·м

7. Рассчитываем средний статический эквивалентный момент по формуле 12

Н·м

8. Находим среднюю эквивалентную мощность механизма по формуле 13

кВт

9. Вычисляем время цикла по формуле 14

(14)

с

0. Вычисляем время работы при движении с грузом и без него по формуле 15

(15)

с

11. Вычисляем продолжительность включения механизма во время работы по формуле 16

(16)

Приводим ПВ р к стандартному значению ПВ ст = 25%

12. Рассчитываем мощность механизма по формуле 17

кВт

По полученной мощности механизма и расчетной частоте вращения,учитывая род тока, выбирается двигатель постоянного тока марки Д 12 , данные которого приведены в таблице 2.

Таблица 2

Проверяем выбранный двигатель.

Двигатель проверяется по двум условиям;

1. Определим средний пусковой момент по формуле 18

М пуск = (1,6-1,8) ·М ном (18)

где, М ном – номинальный момент двигателя, Н·м определяем по формуле 19

(19)

Н·м

М пуск = 1,6 · 20,9 = 33,44 Н·м

2.Рассчитываем маховый момент,приведенный к валу двигателя

с грузом по формуле 20

І я =0,05 кг·м 2

СД дв ²=0,05 · 40=2

СД гр ²=1,15 СД дв ²+365(Сг+С0) · V/n² Н·м² (20)

СД гр ²=1,15 · 2+365(98000+54880) · 0,6²/1140²=17,7 Н·м²

Без груза по формуле 21

СД 0 ²=1,15 СД дв ²+365(С 0 · V²)/n² Н·м² (21)

СД 0 ²=1,15·2+365(54880 · 0,6²)/1140²=7,8 Н·м²

3. Теперь рассчитываем время пусков для каждой операции

С грузом по формуле 22

с

4. Вычисляем тормозное время

т = М ном =20,9 Н·м

С грузом по формуле 24

с

Без груза по формуле 24

5. Замедление по формуле 26

а=V/tт≤0,6-0,8 (26)

а1 =0,6/1,3=0,46

без груза

а2=0,6/0,83=0,72

а1=0,46≤0,6-0,8

а2=0,72≤0,6-0,8

6. Вычисляем установившееся время движения механизма по формуле 27

Строим нагрузочную диаграмму

8. Определяем эквивалентный момент двигателя по формуле 28

9. Рассчитываем эквивалентный момент по формуле 29

=7,1 Н · м

7,1≤20,9 –условие выполняется,двигатель проверяем по максимально допустимой перегрузке

0,8λкр·Пн≤Мст.мах

0,8·3·20,9≤17,8

Двигатель имеет малую нагрузку,т.к двигателей меньшей мощности нет

5.3 Двигателя подъемного механизма

1. Определяем момент статического сопротивления на валу двигателя при подъеме груза по формуле 30

где,

G Г – вес крана с грузом, Н;

G 0 – вес крана (грузозахватывающего устройства) без груза, Н;

КПД подъемника при подъеме груза;

i рп – передаточное число редуктора с учетом кратности полиспастов.

g – ускорение свободного падения, м/с.

Находим вес крана (грузозахватывающего устройства) без груза по формуле 3

G 0 = m 0 · g · 10 3 (3)

где, m 0 – вес грузоподъемного устройства, т.

G 0 = 1,2 · 9,8 · 10 3 =11760 Н

i рп = i р · i п =34,2 · 2=68,4

где, i р – передаточное число редукции привода;

i п – кратность полиспастов.

Н·м

2. Определяем момент статического сопротивления на валу двигателя при опускании груза (тормозной спуск) по формуле 31

М с2 = М с1 ·(2·-1) (31)

где, М с2 – момент статического сопротивления на валу двигателя при опускании груза, Н·м;

М с1 – момент статического сопротивления на валу электродвигателя при подъеме груза, Н·м;

КПД подъемника.

М с2 = 457·(0,79·2-1) = 265 Н·м

3. Определяем момент статического сопротивления на валу двигателя при подъеме грузозахватывающего устройства по формуле 32

(32)

где, М с3 - момент статического сопротивления на валу двигателя при подъеме грузозахватывающего устройства без груза, Н·м;

G 0 – вес грузозахватывающего устройства без груза, Н;

D б – диаметр барабана подъемной лебедки, м;

i рп – передаточное число редуктора с учетом кратности полиспастов;

4. Находим КПД подъемника при подъеме и спуске грузозахватывающего устройства без груза по формуле 11

(11)

5. Рассчитываем коэффициент загрузки крана на холостом ходу по формуле 9

6. Определяем момент статического сопротивления на валу двигателя при спуске грузозахватывающего устройства без груза по формуле 31

М с4 = М с3 ·(2·-1) (31)

где, М с4 - момент статического сопротивления на валу двигателя при спуске грузозахватывающего устройства без груза, Н·м;

М с3 - момент статического сопротивления на валу двигателя при подъеме

грузозахватывающего устройства без груза, Н·м;

КПД подъемника при подъеме и спуске грузозахватывающего устройства без груза.

М с4 = 265·(2·0,38-1) = -63,6 Н·м

7. Вычисляем эквивалентный статический момент со штрихом по формуле 33

(33)

где, М э ’ - эквивалентный момент со штрихом, Н·м;

М с1 – момент статического сопротивления на валу электродвигателя при подъеме груза, Н·м;

М с2 – момент статического сопротивления на валу двигателя при опускании груза, Н·м;

М с3 - момент статического сопротивления на валу двигателя при подъеме грузозахватывающего устройства без груза, Н·м;

М с4 - момент статического сопротивления на валу двигателя при спуске грузозахватывающего устройства без груза, Н·м.

8. Вычисляем время цикла по формуле 14

(14)

с

9. Вычисляем время работы при движении с грузом и без него по формуле 15

(15)

где, L – высота подъема, м.

с

10. Вычисляем продолжительность включения механизма во время работы

Приводим ПВ р к стандартному значению ПВ ст = 40%

11. Определяем эквивалентный статический момент по формуле 28

(28)

где, М э - эквивалентный статический момент, Н·м;

М э ’ - эквивалентный момент со штрихом, Н·м;

ПВ р – продолжительность включения механизма во время работы, %;

ПВ ст – стандартная продолжительность включения, %.

Н·м

12. Находим частоту вращения двигателя по формуле 8

(8)

где, i рп – передаточное число редукции привода с учетом кратности полиспастов;

D б – диаметр барабана, м.

об/мин

13. Находим среднюю эквивалентную мощность механизма по формуле 13

кВт

По полученной мощности механизма выбирается двигатель постоянногоокаД806

Проверяем выбранный двигатель.

Таблица 3

Производим расчет и построение нагрузочной диаграммы

Педварительно выбранный двигатель проверяется по условиям нагрева, строится нагрузочная диаграмма с учетом пусковых и тормозных режимов

1. Определим средний пусковой момент по формуле 19

М пуск – среднее значение пускового момента двигателя, Н·м;

М пуск = (1,6-1,8) ·М ном (19)

где, М ном – номинальный момент двигателя, Н·м.определяем по формуле 18

где, Р ном – номинальная мощность выбранного двигателя, кВт;

n ном – номинальная частота вращения выбранного двигателя, об/мин.

М пуск = 1,5 · 330 = 495 Н·м

2.Рассчитываем маховый момент, приведенный к валу двигателя по формуле 20

СД дв ²=1·40=40 кг·м²

СД гр ²=1,15 ·СД дв ²+365(Сг+С0) ·V/n² Н·м² (20)

СД гр ²=1,15·40+365(9800+11760) ·0,2²/635²=53,3 Н·м²

Без груза по формуле 21

СД 0 ²=1,15 СД дв ²+365(С 0 ·V²)/n² Н·м² (21)

СД 0 ²=1,15·40+365(11760·0,2²)/635²=46,42 Н·м²

3. Теперь рассчитываем время пусков для каждой операции по формуле 22

с

с

Без груза

с

4. Вычисляем тормозное время по формуле 24

т = М ном =330 Н·м

t т1 ,t т2 – время тормозное с грузом и без него, с.

с

Без груза

с

5. Замедление по формуле 25

а=V/tт≤0,6-0,8 (25)

а1 =0,2/0,1=2 а2=0,2/0,15=1,33

без груза

а3=0,2/0,18=1,11 а4=0,2/0,29=0,68

6. Определим время установившегося движения t ус по формуле 26 (26)

7. Рассчитаем эквивалентный момент по формуле 27

8. Рассчитываем эквивалентный момент по формуле 28

=288,33 Н·м

288,33≤330 –условие выполняется,двигатель удовлетворяет условиям нагрева

9. Проверяем на перегрузку по формуле 34

Λ кр =Ммах/Мн=981/330=2,9 (34)

0,8λкр·Пн≤Мст.мах

0,8·2,9·330≥457

Условие выполняется,двигатель Д806 с мощностью 22кВт берем в качестве привода механизма подъема

РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ.

Механической характеристикой называется зависимость скорости вращения двигателя от момента.

Характеристика двигателя будет естественной при условиях:

Напряжение на статоре должно быть номинальным;

Если отсутствуют добавочные сопротивления в статоре и роторе;

На переменном токе частота будет ровна 50 Гц;

Для того чтобы построить естественную характеристику необходимо рассчитать три точки для механизмов.

6.1 Для двигателя моста определим точку х.х М=I=0

Точка 1 имеет координаты

где, n 0 – обороты двигателя при пуске, об/мин.

Рассчитываем Т1- на идеальном холостом ходу

Находим обороты двигателя при пуске по формуле 35

n 0 =Uн/nн ·Uн-Iн ·Rдв об/мин

где, n 0 – обороты двигателя при пуске, об/мин;

Rдв =0,5 · Uн(1- nн)/ Iн=0,5 ·220(1-0,84)/44=0,4 Ом

n 0 =820 ·220/220-44 ·0,4=885,6 об/мин

Точка 2 имеет координаты

Т2 (М ном; n ном)

n ном –номинальные обороты двигателя, об/мин.

М=Мн=9,55 ·Рн/ n ном =9,55 ·8000/820=93,1 Н·м

Рассчитываем Т2 – в рабочем или номинальном Т2 (93,1; 820)

Механическая характеристика двигателя моста

2 Для двигателя тележки

Точка 1 имеет координаты

(36)

Rдв =0,5 · Uн(1- nн)/ Iн=0,5 ·220(1-0,85)/14,6=1,13 Ом

n 0 =1140 ·220/220-14,6 ·1,13=1231,2 об/мин

Точка 2 имеет координаты

Т2 (М ном; n ном)

где, М ном – номинальный момент двигателя, Н·м; находим по формуле 18

М=Мн=9,55 ·Рн/ n ном =9,55 ·2500/1140=20,9 Н ·м

Т2 (20,9; 1140)

Механическая характеристика двигателя тележки

3 Для двигателя подъемного механизма

Точка 1 имеет координаты

Находим обороты двигателя при пуске по формуле 36

Rдв =0,5 · Uн(1- nн)/ Iн=0,5 ·220(1-0,79)/116=0,19 Ом

n 0 =635 ·220/220-116 ·0,19=704,85 об/мин

Точка 2 имеет координаты

Т2 (М ном; n ном)

где, М ном – номинальный момент двигателя, Н·м; находим по формуле 18

n ном – номинальные обороты двигателя, об/мин.

М=Мн=9,55 ·Рн/ n ном =9,55 ·22000/635=330 Н ·м

Механическая характеристика двигателя подъемного механизма

РАСЧЕТ И ВЫБОР ПУСКОВЫХ, ТОРМОЗНЫХ И РЕГУЛИРОВОЧНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ.

Пусковым сопротивлением (реостатом) называется устройство, служащее для введения и выведения сопротивления в цепи ротора в период пуска и разгона электропривода.

Введение и выведение сопротивления производится ступенчато (секциями).

Для расчета пусковых сопротивлений задаются числа ступеней Z

Z=1-2 для двигателей до 10 кВт

Z=2-3 для двигателей до 50 кВт

Аналитический метод

7.1. Расчеты ведем для моста

1. Для моста Z=2

М=Мст1/Мн=113,4/93,1=1,21 (37)

Iст.мах= I · Iн=1,21 ·44=53,24 А (38)

I 2 =(1,1-1,2) Iст.мах=1,2 ·53,24=63,88 А (39)

(40)

где, - отношение I 1 к I 2 ;

(42)

Ом

(43)

где,

Отношение I 1 к I 2 .

Ом

(44)

R 2 - сопротивление на второй ступени, Ом;

Отношение I 1 к I 2 .

Ом

9.Находим расчетный момент по формуле 45

М 1 =I 1 /Iн ·Мн=130,3/44 ·93,1=275,7 Н ·м

М 2 =I 2 /Iн ·Мн=63,88/44 ·93,1=135,1 Н ·м

r 1 = R 1 – R 2 (46)

r 2 = R 2 – R 3

r 1 = 1,68 – 0,82 = 0,86 Ом

r 2 = 0,82 – 0,4 = 0,42 Ом

R п = r 1 - r дв (47)

R п = 1,68- 0,4 = 1,28 Ом

RUн/Iн=220/44=5 Ом

R1=a1/a=30/90=0.33 R1=R1 ·Rn=0.33 ·5=1.65

R2=aв/aд=15/90=0.16 R2=R2 ·Rn=0.16 ·5=0.8

Rn=Un/In=220/44=5 Rдв= Rдв ·Rn=0.08 ·5=0.4

Rдв=aб/aд=8/90=0,08

Все расчеты произведены верно

7.2. Для тележки

1. Для тележки Z=2

Определяем момент на двигателе по формуле 37

М=Мст1/Мн=17,8/20,9=0,85 (37)

2. Рассчитываем максимальный статический ток по формуле 38

Iст.мах= I · Iн=0,85 ·14,6=12,41 А (38)

3. Рассчитываем ток при расчете пускового сопротивления по формуле 39

I 2 =(1,1-1,2) Iст.мах=1,2 ·12,41=14,89 А (39)

4. Определяем расчетный ток при расчете пускового сопротивления по формуле 40

5. Находим отношение I 1 к I 2 по формуле 41

где, - отношение I 1 к I 2 ;

I 1 - расчетный ток при расчете пускового сопротивления, А;

I 2 - ток при расчете пускового сопротивления, А.

6. Вычисляем сопротивление на первой ступени по формуле 42

где, R 1 - сопротивление на первой ступени, Ом;

U 2 – номинальное напряжение между кольцами ротора, В;

I 1 - расчетный ток при расчете пускового сопротивления, А.

Ом

7. Вычисляем сопротивление на второй ступени по формуле 43

R 1 - сопротивление на первой ступени, Ом;

Отношение I 1 к I 2 .

Ом

8. Вычисляем сопротивление двигателя по формуле 44

где, R дв - сопротивление на третьей ступени, Ом;

R 2 - сопротивление на второй ступени, Ом;

Отношение I 1 к I 2 .

Ом

М 1 =I 1 /Iн ·Мн=34,9/14,6 ·20,9=50 Н ·м (45)

М 2 =I 2 /Iн ·Мн=14,89/14,6 ·20,9=21,3 Н ·м

10. Находим сопротивления секций пускового реостата по формуле 46

r 1 = R 1 – R 2 (46)

r 2 = R 2 – R 3

где, r 1 , r 2 , сопротивления первой, второй и третьей секции, Ом;

R 1 , R 2 , R 3 – сопротивления первой, второй и третьей ступени, Ом;

R дв – сопротивление двигателя, Ом.

r 1 = 6,3 - 2,7 = 3,6 Ом

2 = 2,7 – 1,17 = 1,53 Ом

11. Находим общее пусковое сопротивление реостата по формуле 47

R п = r 1 - r дв (47)

R п = 6,3- 1,17 = 5,13 Ом

R н =Uн/Iн=220/14,6=15 Ом

12. Произведем расчет пусковых сопротивлений для механизма моста графическим способом

R1=a1/a=50/121=0.41 R1=R1 ·Rn=0.41 ·15=6,15

R2=aв/aд=21/121=0,17 R2=R2 ·Rn=0.17 ·15=2,55

Rn=Un/In=220/14,6=15 Rдв= Rдв ·Rn=0.07 ·15=1,05

Rдв=aб/aд=9/121=0,07

Все расчеты произведены верно

7.3 Для подъемного механизма

1. Для моста Z=3

Определяем момент на двигателе по формуле 37

М=Мст1/Мн=457/330=1,38 (37)

2. Рассчитываем максимальный статический ток по формуле 38

Iст.мах= I · Iн=1,38 ·116=160 А (38)

3. Рассчитываем ток при расчете пускового сопротивления по формуле 39

I 2 =(1,1-1,2) Iст.мах=1,2 ·160=192 А (39)

Определяем расчетный ток при расчете пускового сопротивления по формуле 40

5. Находим отношение I 1 к I 2 по формуле 41

где, - отношение I 1 к I 2 ;

I 1 - расчетный ток при расчете пускового сопротивления, А;

I 2 - ток при расчете пускового сопротивления, А.

6. Вычисляем сопротивление на первой ступени по формуле 42

где, R 1 - сопротивление на первой ступени, Ом;

U 2 – номинальное напряжение между кольцами ротора, В;

I 1 - расчетный ток при расчете пускового сопротивления, А.

Ом

Вычисляем сопротивление на второй ступени по формуле 43

где, R 2 - сопротивление на второй ступени, Ом;

R 1 - сопротивление на первой ступени, Ом;

Отношение I 1 к I 2 .

Ом

8. Вычисляем сопротивление двигателя по формуле 44

(44)

где, R дв - сопротивление на третьей ступени, Ом;

R 2 - сопротивление на второй ступени, Ом;

Отношение I 1 к I 2 .

Ом

Находим полное сопротивление по формуле 48

Rп=R1-Rдв=0,73-0,18=0,550 Ом (48)

9. Находим расчетный момент по формуле 45

М 1 =I 1 /Iн ·Мн=299,52/116 ·330=852 Н ·м

М 2 =I 2 /Iн ·Мн=192/116 ·330=546,2 Н ·м

10. Находим сопротивления секций пускового реостата по формуле 46

r 1 = R 1 – R 2

r 2 = R 2 – R 3

где, r 1 , r 2 ,r 3 сопротивления первой, второй и третьей секции, Ом;

R 1 , R 2 , R 3 – сопротивления первой, второй и третьей ступени, Ом;

R дв – сопротивление двигателя, Ом.

r 1 = 0,73 – 0,46 = 0,27 Ом

r 2 = 0,46 – 0,29 = 0,17 Ом

r 3 =0,29-0,18=0,11

R н =Uн/Iн=220/116=1,89 Ом

11. Произведем расчет пусковых сопротивлений для механизма моста графическим способом

R1=a1/a=27/71=0.38 R1=R1 ·Rn=0.38 ·1,89=0,71

R2=aв/aд=17/21=0.23 R2=R2 ·Rn=0.23 ·1,89=0.43

R3=aв/aд=11/71=0.15 R3=R3 ·Rn=0.15 ·1,89=0.28

Rn=Un/In=220/116=1,89 Rдв= Rдв ·Rn=0.09 ·1,89=0,17

Rдв=aб/aд=7/71=0,09

се расчеты произведены верно

Выбор схемы управления

Принципиальная схема –это схема электрических соединений,выполненная в развернутом виде.Она является основной схемой проекта

электрооборудования мостового крана и дает общее представление об электрооборудовании данного механизма,отражает работу системы автоматического управления механизмом. По схеме осуществляется проверка правильности электрических соединений при монтаже и наладке электрооборудования.

В схему управления мостового крана входит защитная панель ППЗК,схема электропривода механизма перемещения моста,схема электропривода механизма перемещения тележки,подъема.

9. ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ.

9.1 Контроллеры

Контроллеры бывают силовые (кулачковые) и магнитные (командо - контроллеры).

Силовые контроллеры своими контактами включаются в силовые цепи двигателей.

Магнитные контроллеры своими контактами включаются в цепи управления и через эти контакты в определенных положениях получают питание катушки контакторов, которые уже своими контактами будут давать питание на двигатель.

1. Выбор контроллера для моста и тележки

При выборе контроллера нужно учитывать;

Мощность двигателя;

Ток статора;

Род тока;

Номинальное напряжение;

Расчетную продолжительность включения.

Данные двигателя моста и тележки

Переменный ток

Р н м = 8 кВт

Р н т = 2,5 кВт

По справочнику Яуре А.Г. «Крановый электропривод» выбираем силовые кулачковые контроллеры

раб. полож. 6/6

напряжение 220В

мощность испол двиг. 10кВт

2. Выбор контроллера для подъемного механизма

Выбираем магнитный контроллер постоянного тока типа ПС или ДПС,предназначенный для управления электроприводами механизмов подъема

Для механизма подъема с Рном =22 кВт по справочнику выбираем контроллер типа ПС

Ток включения 450А

Напряжение 220В

Мощ. испол двиг. 30кВт

Крановые конечные выключатели

Конечные выключатели

Крановые конечные выключатели служат для предотвращения перехода механизмами предельно допустимых положений (ограничение подъема грузозахватывающего устройства или хода моста и тележки), а также блокировка открывания люков и двери кабины.

1. Конечные выключатели выбираются с учетом скорости перемещения механизмов.

Произведем выбор конечных выключателей

Для механизмов перемещения - КУ 701 рычажной с самовозратом

Для подъема - КУ 703 с самовозратом от груза

Скорость механизма 0,03-2 м/с

Степеньзащиты IP44

Масса 2,7 кг

Скорость механизма 0,01-1 м/с

Степеньзащиты IP44

Масса 10,3 кг

9.3 Максимальные реле типа РЭ0401 для зашиты цепей крановых

1. Расчет максимального реле по формуле 48

Iср=2,5·Iн (48)

Для моста Iср=2,5·44=110 А

Для тележки Iср=2,5·14,6=36,5 А

Для подъема Iср=2,5·116=290 А

Для группы Iмах =241,2

Iср=2,5·241,2=603 А

Для механизмов перемещения,подъема выбираем реле типа РЭ0401

РелеРЭ0401	Электромагнит	Ток катушки	Пределы регулирования тока	Выводы катушки
1.мост ТД.304.096-12
2.Тележка 2ТД.304.096-18
3.Подъем 2ТД.304.096-8
4. группа 2ТД.304.096-4

9.4 Резисторы

Применяются для пуска,регулирования угловой скорости и торможения

Резисторы выбирают по суммарному значению пускового сопротивления с учетом значений секций

1. Производим выбор резисторов:

Для моста Rn=220/44=5 Ом

Для тележки Rn=220/14,6=15 Ом

Для подъема Rn=220/116=1,89 Ом

Контроллер КВ101

Номинальное сопротивление Rn=5 Ом

Мощность двигателя Рн=8кВт

Тип блока БК12

Рублика блока 02

Количество блоков 1

2. Тележка

Контроллер КВ101 Номинальное сопротивление Rn=15 Ом

Мощность двигателя Рн=2,5 кВт

Тип блока БК12

Рублика блока 03

Количество блоков 1

Контроллер ПС 160

Номинальное сопротивление Rn=1,89 Ом

Мощность двигателя Рн=22кВт

Тип блока БК6

Рублика блока 07

Количество блоков 1

9.5 Защитная панель

Крановая защитная панель осуществляет следующие виды защиты:

Электроснабжении, осуществляется с помощью нулевых контактов и контактора.

Защита от токов короткого замыкания и больших свыше 250% перегрузок.

Концевая защита, обеспечивающая отклонения при достижении механизмов крана крайних положений, осуществляется с помощью конечных выключателей.

Блокировка предотвращение включения двигателей при открытой двери кабины и открытом люке.

Аварийное отключение.

Отключение при снижении напряжения в сети свыше 15 %.

9.6 Предохранители

Для крановых защитных панелей с I max = 6А выбирают плавкие предохранители по условию I вст ≥ I max

По I max выбираются плавкие предохранители типа ПР-2-15, I вст = 6А

Конструкция защитной панели представляет собой металлический шкаф с установленной в нем аппаратурой

Размещается защитная панель в кабине крана

Выбираем защитную панель типа ППЗК для трех двигателей постоянного тока

Основная аппаратура ППЗК

Вводной рубильник QW

Контактор линейный КМ

Предохранители FU

Контакт люка и двери SQ

Контакты конечных выключателей SQ

Аварийный выключательA

Выбираем защитную панель ППЗБ 160

10. ТОКОПРОВОД К ДВИГАТЕЛЯМ КРАНА, ВЫБОР ТРОЛЛЕЕВ И ПРОВЕРКА ИХ НА ДОПУСТИМУЮ ПОТЕРЮ НАПРЯЖЕНИЯ.

Токопровод к двигателям крана осуществляется от общей сети цеховой подстанции.

Так как механизмы крана вместе с двигателями и аппаратурой перемещаются, то токопровод к ним осуществляется при помощи контактных проводов троллеев или гибкими медными кабелями.

От цеховой трансформаторной подстанции, через линейный автомат, кабелем проводится питание к основной сборке, а от нее подается питание на главные троллеи, которые устанавливаются на изоляторах, вдоль подкранового пути, на безопасной высоте со стороны противоположной кабине.

Токосъем осуществляется так: по ребрам уголков троллеев, сделанных из профилированной стали, скользят чугунные башмаки, которые крепятся на изоляторах. Молнии токосъема соединены с мостом.

При помощи медных многошпалочных перемычек башмаки соединены зажимами к линейной коробке находящиеся на мосту, а от них провода и кабели идут к защитной панели.

Троллеи находятся вдоль пролета моста, а токосъемник расположен на тележке.

Выбор сечений троллеев осуществляется по длительному току и проверяется на допустимую потерю напряжения.

Для троллеев применяется профилированная сталь с профилем 5, 6, 7,5:

5× 40× 40; 6× 63× 63; 7,5× 80× 80.

10.1. Главные троллеи

1. Определяем нагрузку крана по формуле 49

Рр=Кн ·Р∑+С ·Р3 (49)

Р∑-сумма мощностей всех двигателей =Р3

Кн –коэффициент использования=0,12

Рр=0,12 ·32,5+0,3 ·32,5=13650Вт

2. Расчетный ток определяем по формуле 50

Ip=Pp/Un ·ηср=13650/220 ·0,82=75,6 А (50)

ηср = ηм+ ηт+ ηп/3=0,84+0,85+0,79/3=0,82

3. Размер троллеев 50 ·50 ·5 мм

R0=0,27Ом/0,001=0,00027Ом

4. Проверяем на потерю напряжения по формуле 51

U=200 ·Iмах ·lR0/Un≤3-4% (51)

При этом: Iмах=К · Iн1+ Iн2=1,7 ·116+44=241,2 А

Принимаем:

U=200 ·241,2 ·240,00027/220=1,42%≤3-4%

Из произведенных расчетов троллеи выбираем 50 ·50 ·5 мм

Проводку выполняем проводом ПРТО-500

Ip= Iн=44 А S=10мм²

2. Тележка

Ip= Iн=14,6 А S=2,5мм²

Ip= Iн=116 А S=50мм²

p=1,7 ·116+14,6+44=255,8 А S=150мм²

11 РАСЧЕТ И ВЫБОР ТОРМОЗОВ.

Крановый механизм должен иметь устройство для его остановки в данном положении или ограничения пути торможения при побеге после отключения приводного электродвигателя. Такими устройствами называются тормоза, обеспечивающие остановку механизма крана за счет сил трения между вращающимся шкивом или диском и неподвижной тормозной поверхностью, связанной с механизмом.

11.1 Расчет тормозов для моста

1. Определяем расчет тормозного усилия, необходимое для остановки механизма по формуле 52

М тр - тормозной момент, Н·м.

Торм момент 125

11.2. Для механизма тележки

где, ПВ р – расчетная продолжительность включения, %;

ПВ ст – стандартная продолжительность включения, %;

М тр - тормозной момент, Н·м.

Торм момент 16 Н ·м

11.3. для механизма подъема по формуле 56

Мт≥Кз · М тр (56)

При этом: Кз=1,75

Определяем расчет тормозного момента, необходимое для остановки механизма по формуле 57

М тр. =94 ·Q ·V ·η/n=94 ·10000 ·0.2 ·0.79/635=233.8Н·м (57)

Мт≥1.75 ·233.8

где, ПВ р – расчетная продолжительность включения, %;

ПВ ст – стандартная продолжительность включения, %;

М тр - тормозной момент, Н·м.

Выбираем тормоза 420≤429,6

Торм момент 420 Н ·м

12 ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КРАНА

Мостовой кран управляется тремя двигателями. Двигатель моста передвигает мост по рельсам цеха. На мосту по рельсам движется тележка, на тележке находится грузоподъемный механизм.

На всех трех механизмах выбраны двигатели постоянного тока параллельного возбуждения.

Для механизма моста,скорость перемещения 1,25м/с-Д31,Рном=8кВт;для механизма тележки,скорость перемещения 0,6 м/с-Д 12,Рном=2,5 кВт;для механизма подъема,скорость перемещения 0,2 м/с –Д806,Рном=22 кВт

Уровень защиты IP44

Принципиальная схема включает в себя четыре скомпонованные схемы. Схема защитной панели, к которой подключаются три двигателя.

Для управления электроприводами мостового крана используют силовые кулачковые контролеры,для механизмов передвижения и магнитный контроллера –для механизма подъема. Для ограничения пускового тока,регулирования угловой скорости и торможения двигателей применяют резисторы.

Для предотвращения перехода механизмами предельно допустимых положений используют конечные выключатели серии КУ701 и КУ703

Для защиты от токовых нагрузок и токов короткого замыкания,для обеспечения аварийного отключения применяют защитную панель типа ППЗК

Токопровод осуществляется при помощи контактных проводов –троллеев размерами 50·50·5 мм

В механизме используются электромагниты постоянного тока типа МП101,МП301,МП201 с тормозами ТКП100,ТКП200,ТКП300

13 ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И МОНТАЖА ЭЛЕКТРО-ОБОРУДОВАНИЯ КРАНА

Аппаратуру и электропроводку кабины крана монтируют в мас­терских. Затем кабину доставляют на строительную площадку, ус­танавливают на кран и подключают к электрической схеме крана. Пускорегулирующие сопротивления, собираемые в виде ящиков сопротив­ления, промышленность выпускает в открытом и защищенном испол­нениях. На кранах их располагают или в кабине управления или на мосту, а в помещениях щитов станций управления - вверху у стены с таким расчетом, чтобы сократить по возможности длину соединитель­ных проводов и обеспечить отвод тепла, выделяемого ими при работе, не ухудшая этим условий работы проводов и другой аппаратуры. Ящи­ки сопротивлений устанавливают так, чтобы их элементы располага­лись «на ребро». Ящики сопротивлений в количестве не более трех мо­гут быть укреплены непосредственно один над другим. При большем количестве (не более шести) для них изготовляют металлический кар­кас в виде этажерки. При установке следят за тем, чтобы выводы от элементов сопротивлений находились с одной стороны ящиков со­противлений. Все соединения между ящиками выполняют голыми стальными или медными проводами и шинами. Ошиновку делают максимально короткой.

Тормозные электромагниты устанавливают непосредственно у шки­ва электродвигателя (на место, предусмотренное для этой цели при изготовлении агрегата на заводе) и закрепляют болтами. При установ­ке обеспечивают строго вертикальное положение электромагнита и оди­наковый зазор между тормозными колодками и барабаном по всей длине колодок. Перекос недопустим. Не должно быть также заеданий и перекосов якоря электромагнита, так как они влекут за собой воз­можные перегревы и даже сгорание его обмотки. Сопряжение якоря с тормозом делают так, чтобы обеспечить плавный спуск и подъем тор­мозных колодок.

В чертежах, присылаемых заводами-изготовителями, обычно ука­зывают место в кабине, где должны находиться барабанные или кулач­ковые контроллеры.

Для устранения вибраций частей контроллера и предохранения проводов от поломок и ослабления контактных сое­динений контроллеры следует прочно крепить или к полу, или к конст­рукциям. Установленные контроллеры проверяют по отвесу и уровню. Для удобства обслуживания высота штурвала контроллеров над уров­нем пола кабины - не более 1150 мм.

Конечные выключатели передвижения мостовых кранов размещают на специальных конструкциях по бокам поперечной фермы крана, а вы­ключатели, передвижения тележки - на концах ее направляющих. Ограничительные рейки или выключающие упоры относительно от­ключающего рычага конечного выключателя должны фиксироваться так, чтобы их оси совпадали. Длину ограничительной рейки и место установки отключающего упора определяют в зависимости от длины пути торможения при максимальной скорости движения подвижной части механизма. Электрооборудование кранов в настоящее время монтируется индустриальным методом на заводах-изготовителях или и мастерских электромонтажных заготовок.

14 ВОПРОСЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ И МОНТАЖЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КРАНА.

Персонал, обслуживающий электрооборудование грузоподъемных устройств, должен соблюдать осторожность и строго выполнять все требования техники безопасности (пользоваться проверенными зашитыми диэлектрическими перчатками и галошами, изолирующими подставками и ковриками, инструментом, снабженным изолирующими ручками).

Пред тем как приступить к измерению величин сопротивления изоляции, проверяемую часть электроустановки отключают. Отсутствие напряжения на отключенных частях электроустановки про­веряют индикатором напряжения.

Выполнение работ на частях грузоподъемных устройств, находя­щихся на ходу, представляет собой большую опасность. К числу опе­раций, которые при работе грузоподъемных устройств категориче­ски запрещены, относятся закрепление оборудования и аппаратов, регулировочные работы, зачистка коллекторов и контактных колец.

Ремонт электрооборудования грузоподъемных устройств по усло­виям безопасности выполняют два человека, один из них - руководи­тель, имеющий необходимый опыт и квалификацию и отвечающий за безопасную организацию работ. Без разрешения ответственного лица запрещается подача питания к грузоподъемному устройству для про­верки и регулировки механизмов после окончания ремонтных работ. Разрешение ответственного лица требуется также для ввода в эксплу­атацию отремонтированного крана.

Ремонтируют электрические краны в специально предусмотренных для этой цели «ремонтных загонах». Для обеспечения безопасности про­изводства работ крановые троллеи, находящиеся в пределах «ремонт­ных загонов», на время ремонта разъединяют с остальной частью трол­леев и заземляют. Перед началом ремонтных работ проверяют положе­ние разъединяющего рубильника и надежность заземления крановых троллеев и в «ремонтных загонах».

Техника безопасности при монтаже электрооборудования подъемно-транспортных устройств. Особенности монтажа крановых устано­вок (работа на высоте при наличии больших масс металла и связанные с этим неудобства ее выполнения) требуют соблюдения соответствующих мер безопасности. Все места, откуда возможно падение людей, должны быть ограждены. Вход на кран допускается только по специально устроенной для этого лестнице с перилами. Инструменты, материалы и оборудование поднимать на кран следует только при помощи пеньковой веревки.

Зону под монтируемым краном ограждают и вывешивают плакат: "Проход запрещен! Вверху работают». Работа с электроинструментом допускается лишь в резиновых перчатках и галошах, при этом инстру­мент должен быть заземлен. Электроэнергию к электроинструменту подводят по шланговому проводу с исправной изоляцией. В местах, где можно упасть, работают в предохранительном поясе. Электросва­рочные провода должны иметь надежную изоляцию, а сварщик - работать в резиновых галошах или сапогах.

Список использованных источников

1 Е. Н. Зимин, В. И. Преображенский, И. И. Чувашов, Электрооборудование промышленных предприятий и установок. – М.: Энергоиздат, 1999.

2 Алиев В. П. Справочник по электротехнике и электрооборудованию (5-е изд., исправленное) / Серия «Справочники».- Ростов на Дону: Феникс, 1988.

3 А. Г. Яуре, Е. М. Певзнер. Крановый электропривод: Справочник - М.: Энергоатомиздат, 1988.

Учитываться при разработке конструкции крана . Трудоемкость монтажа мостовых кранов , выполняемого по ти­повой технологии... .4), обеспечивающих Рис 4 Габариты приближения мостового крана безопасную эксплуатацию кранов . Расстояния от выступающих частей...

Проектирование основных узлов тележки мостового крана

Курсовая работа >>

На передовых достижениях техники. 1. Мостовые краны 1.1 Общие сведения Мостовые краны применяют в цехах ремонтных предприятий... хордовые, радиальные и поворотные. Поступательно перемещающимися мостовые краны имеют однобалочные и двухблочные мосты с нормальной...

Проект металлических конструкций мостового крана

Курсовая работа >> Промышленность, производство

... кранов : мостовые , козловые, башенные, консольные, краны -штабелеры, портальные, плавучие, судовые электрогидравлические и др. Мостовой кран ... проектирование мостовых электрических кранов , ОТИ, ВНИИПТМаш, 1960 Шабашов А.П., Лысяков А.Г. Мостовые краны общего...

Обоснование проекта монтажа и эксплуатации электрооборудования мостового крана

Курсовая работа >> Экономика

1 - 2 - Получение и транспортировка оборудования мостового крана ; 2 - 3 - Распаковка электрооборудования мостового крана ; 3 - 4 - Разбивка кабельных трасс; ... – Сетевой график монтажа мостового крана . Рассчитаем продолжительность работы монтажного...

К аппаратам управления крановыми электродвигателями относятся кулачковые и барабанные контроллеры, контакторы, реле управления, магнитные контроллеры и крановые командоконтроллеры. Контроллеры барабанные и кулачковые служат для пуска, реверсирования и регулирования скорости электродвигателей, установленных на кране. Управление этими контроллерами осуществляется вручную, для чего они снабжаются штурвалами или рукояткой. Барабанные контроллеры сняты с производства и в эксплуатации находятся лишь ранее выпущенные или импортные.

Кулачковый контроллер состоит из корпуса, в который встроены кулачковый барабан и рейка с набором кулачковых элементов. Кулачковый барабан представляет собой стальной вал с закрепленными на нем пластмассовыми фасонными шайбами, который вращается в шариковых подшипниках. Кулачковые элементы главного тока и цепи управления закрепляются на стальной рейке, которая в свою очередь крепится к чугунным основаниям корпуса. При проворачивании кулачкового барабана с помощью насаженного на него штурвала производится, замыкание и размыкание кулачковых элементов. При повороте маховика контроллера большое значение имеет четкая фиксация кулачкового барабана в положениях, соответствующих полному замыканию или полному размыканию контактов. Для этой цели в контроллере предусмотрено фиксирующее устройство (рис. 7. 1). Фиксация положения осуществляется роликом 1, который западает во впадины храповика 2 под воздействием пружины 3. Если барабан не доведен крановщиком до фиксированного положения, ролик собачки 4, прижимаемый сильной пружиной, создает дополнительное усилие, заставляющее барабан повернуться либо обратно на предыдущее положение, либо вперед на следующее. Направление вызываемых движений (например, «вверх», «вниз») должно быть указано на контроллере в виде штампованных (литых) надписей и стрелок. Допускается выполнение надписей и стрелок другим способом, обеспечивающим их сохранность, например способом фотохимического травления (письмо Госгортехнадзора СССР № C9-13-15 г/217 от 1 марта 1972 г.).

Контактором называется аппарат с электромагнитным приводом, предназначенный для включения к отключения силовых электрических цепей под нагрузкой. Контактор состоит из магнитной системы, контактной системы и системы блок-контактов.

Магнитная система включает втягивающую катушку, неподвижную часть магнитопровода (ярмо) и подвижную его часть (якорь). Магнитный поток, создаваемый катушкой при прохождении в ней тока, замыкается через ярмо и якорь, вызывает усилие, стремящееся сблизить их до соприкосновения.

Контактная система состоит из неподвижных и подвижных контактов. Подвижные контакты соединены механически с якорем. При сближении якоря с ярмом, подвижные контакты (замыкающие) соединяются с неподвижными контактами. При снятии напряжения с втягивающей катушки контактор отключается под действием собственной массы подвижной системы и усилий контактных пружин. Блокировочные контакты выполняются конструктивно в виде отдельного узла. Они рассчитываются на небольшие токи и включаются обычно только в цепь управления.

При размыкании контактов контактора, находящегося пол током, между расходящимися контактами, возникает электрическая дуга, которая вызывает ускоренный износ и даже разрушение контактов. Для сокращения времени горения дуги применяются дугогасительные камеры принудительного электромагнитного гашения дуги. Работа контактора со снятыми дугогасительными камерами недопустима. В электросхемах кранов контакторы используются в магнитных контроллерах, для управления отдельными двигателями и в защитных панелях в качестве линейных контакторов.

Реле управления, применяемые в электросхемах кранов, разделяют на:

а) реле времени, предназначенные для получения интервала времени между моментом получения импульса и моментом срабатывания реле; реле времени применяются в магнитных контроллерах для автоматического замыкания и размыкания цепей управления с заданной выдержкой времени;

б) реле напряжения (максимального или минимального), предназначенные для срабатывания при определенном значении напряжения на зажимах втягивающей катушки;

в) реле максимального тока (максимальное реле), срабатывающее при определенном (установленном) значении тока во втягивающей катушке; максимальное реле применяется для защиты электроустановок от повреждения при аварийных режимах, возникающих в результате резкого возрастания величины тока, значительно превышающего нормальную для данной электроустановки (например, при коротком замыкании); максимальное реле срабатывает в случае возрастания величины тока против нормальной на 180-225% и после срабатывания автоматически возвращается в рабочее состояние;

г) реле тепловые, срабатывающие при определенных значениях тока и длительности его прохождения.

Магнитным контроллером называется панель из изоляционного материала, на которой установлены контакторы, реле, рубильники, предохранители, соединенные между собой по соответствующей электросхеме. Панель монтируется на стальной сварной раме.

Магнитные контроллеры предназначены для дистанционного управления электродвигателями. Управление магнитными контроллерами осуществляется независимо от мощности электродвигателя с помощью малогабаритного командоконтроллера без применения значительного мускульного усилия машиниста. Эти контроллеры обычно устанавливаются вне кабины (у мостовых кранов та мосту, у башенных на поворотной платформе), что улучшает условия работы машиниста, так как кабина становится просторной, а управление - бесшумным. На мещных кланах магнитные контроллеры располагают в специальных кабинах.

В магнитных контроллерах в качестве элемента, переключающего силовые цепи, применяются контакторы, цепи катушек которых переключаются с помощью командококтроллера.

Пускорегулирующее сопротивление применяется для обеспечения плавности пуска и регулирования скорости вращения электродвигателя. Сопротивление поглощает электроэнергию и превращает ее в тепло, которое рассеивается в окружающую среду.

Для кранов применяются сопротивления двух основных конструкций-проволочные и ленточные. В проволочных элементах сопротивлений на металлические держатели, изолированные по граням фарфоровыми изоляторами, намотана проволока из материала с большим удельным сопротивлением константана, ферхаля). Несколько таких элементов, собранных в пакет и стянутых двумя изолированными шпильками между стальными боковинами, составляют ящик сопротивления.

Элементы ленточных сопротивлений выполняются из ферхалевой ленты, намотанной спиралью «на ребро» и закрепленной на держателе с помощью фарфоровых изоляторов. Эти элементы также собираются в ящики сопротивлений.

На находящихся в эксплуатации кранах имеются ящики сопротивлений, элементы сопротивления которых изготовлены из специальных чугунных пластин. Для предохранения от коррозии такие элементы оцинковываются. Чугунные элементы набираются между боковин на две изолированные миканитовыми трубками стяжные шпильки, которые пропускаются через отверстия, имеющиеся в каждом элементе. Чтобы иметь возможность изменять сопротивление, его делят промежуточными вводами на части - ступени. В процессе управления двигателем сопротивление меняется путем переключения ступеней при помощи аппаратов управления (контроллеров).

Схемы включения крановых сопротивлений весьма разнообразны и описываются в специальной литературе.

Устанавливать ящики сопротивлений в кабине крановщика не разрешается (ст. 193 Правил по кранам). Если такая установка была произведена ранее, то требование о выносе сопротивлений из кабины находящихся в эксплуатации кранов предъявляется только для кранов горячих цехов, а также в случаях, если сопротивление мешает нормальной работе крановщика (информационно-директивное письмо Госгортехнадзора СССР от 21 августа 1971 г.).

Рисунок 7.2. Вихревой тормозной генератор типа TM-4:
1 - торцовая крышка, 2 - ротор генератора; 3 - статорные зубцы; 4 - тороидальная катушка

Вихревой тормозной генератор применяется в приводе башенных кранов для регулирования скорости вращения электропривода грузовой лебедки (рис. 7. 2). Вихревой тормозной генератор, механически связанный с валом ротора электродвигателя, нагружает электродвигатель независимо от полезной нагрузки. Скорость же вращения электродвигателя снижается в зависимости от нагрузки и сопротивления включаемого в цепь его ротора. Тормозной момент на валу генератора возникает вследствие взаимодействия между неподвижным в пространстве магнитным полем и токами, наводимыми в стержнях и теле вращающегося ротора. Генератор, создающий необходимую дополнительную нагрузку электродвигателя, включается при помощи обмотки возбуждения питающейся от постоянного тока.

Ротор генератора выполнен в виде короткозамкнутого ротора асинхронной машины и механически связан с валом электродвигателя. Он вращается в расточке неподвижного статора с небольшим воздушным зазором.

Статор состоит из двух стальных массивных частей, между которыми помещена катушка. Каждая часть имеет по четыре зубца, расположенных в чередующейся последовательности во внутренней расточке статора. Таким образом образуются четыре пары полюсов.

При вращении ротора его стержни пересекают неподвижное в пространстве многополюсное магнитное поле, вследствие чего в них возникают э. д. с. и ток. Вихревые токи ротора взаимодействуют с магнитным полем статора и создают на валу вращающий момент, являющийся тормозным. Его направление всегда противоположно направлению вращения.

Выпрямители преобразуют переменный ток в постоянный, необходимый для питания цепей управления, защиты и обмоток возбуждения тормозных вихревых генераторов. Широко распространен селеновый выпрямитель, состоящий из четырех столбов, собранных из селеновых элементов по однофазной мостовой схеме, позволяющей использовать оба полупериода питающего переменного тока. Селеновый элемент представляет собой круглую или квадратную металлическую шайбу, покрытую с одной стороны тонким слоем полупроводника - селена и катодного сплава. Такой элемент обладает одностороней проводимостью, пропуская ток от основного элемента к катодному сплаву и задерживая его в обратном направлении. Кроме однофазных выпрямителей, применяются трехфазные селеновые, германиевые и кремниевые.

Вводное устройство (защитная панель, автомат ввода и т. п.) служит для подачи напряжения на кран от внешней сети. Правилами по кранам (ст. 183) предусматривается необходимость наличия у вводного устройства ручного привода (рубильника, разъединителя) и привода, позволяющего снимать напряжение с крана посредством аппаратов дистанционного управления (кнопки, аварийного выключателя). Это требование выполнимо для кранов мостового типа, снабженных защитной панелью и аварийным выключателем, воздействующим на линейный контактор защитной панели.

Вследствие отсутствия эффективного прибора для других кранов требования статьи 183 не применяются до особого указания Госгортехнадзора СССР (письмо № 06-13-1/340 от 20 марта 1973 г.). Подлючение электрооборудования башенного крана к внешней сети электроснабжения производится вводным устройством, установленым на неповоротной части крана. Вводное устройство состоит из металлического корпуса с дверкой, внутри которого установлен блок предохранитель - выключатель. Включение блока производится с помощью рукоятки. Механизм включения имеет блокировку, препятствующую открыванию дверки при выключенном блоке и включению блока при открытой дверке. В блоке применены плавкие предохранители типа ПН-2 с закрытыми патронами.

Защитные панели. Аппараты (реле и контакторы), осуществляющие максимальную, нулевую и конечную защиту электродвигателей крана, могут быть установлены на панелях магнитных контроллеров. В этом случае они предназначаются для защиты одного двигателя, управляемого этим контроллером. Чаще применяется общая для всего крана схема и аппаратура защиты с установкой всей защитной аппаратуры на так называемой защитной панели.

Панель состоит из комплекта токовых реле мгновенного действия, общего рубильника, автомата или выключателя для отключения всех двигателей, а также контактора, отключающего двигатель при срабатывании максимальных реле.

На панелях устанавливаются предохранители для цепей управления и кнопка для включения контактора. Конструктивное устройство защитной панели представляет собой металлический шкаф с передним присоединением проводов и передним обслуживанием.

Защитные панели башенных кранов во время работы их должны быть опломбированы или заперты на замок (ст. 340 Правил по кранам) в целях предупреждения преднамеренного вывода крановщиком из действия ограничителя грузоподъемности и других предохранительных устройств.

Вводное устройство (защитная панель) мостовых и консольных передвижных кранов должно быть оборудовано индивидуальным контактным замком с ключом, без которого не может быть подано напряжение на край.

Допускается вместо контактного замка устанавливать замок с индивидуальным ключом, запирающий рубильник, автомат или выключатель в отключенном положении. Ключ из замка должен выниматься только при отключенном и запертом в этом положении рубильнике, автомате или выключателе (информационно-директивное письмо Госгортехнадзора СССР от 26 августа 1971 г.). Этому требованию отвечают защитные панели типа ПЗКБ-160 и ПЗК5-400, выпускаемые заводом «Динамо» им. С. М. Кирова.

Рисунок 7.3. Общий вид электромеханического замка для мостовых кранов

Для кранов тропического исполнения применяются защитные панели типа В-Т, на которых в качестве дополнительного аппарата с блок-замком устанавливается подвесная кнопочная станция типа ПКТ-20, включаемая в цепь управления краном. Эта станция имеет выключатель, замыкающийся пластмассовым ключом.

Ленинградский завод подъемно-транспортного оборудования (ПТО) им. Кирова применяет автомобильный контактный замок с промежуточным реле, контакты которого включаются в цепь управления краном. Электромеханический замок, собранный из серийно выпускаемых изделий для дверного замка и пакетного выключателя, изображен на рис. 7. 3. От дверного замка взят механизм 1. Из текстолита изготовлены корпус 2, муфта 3, крышка 4 и металлическая упорная пластина 5, которая служит для ограничения поворота контактной шайбы 6 на 90°. Через фигурное отверстие упорной металлической пластины проходит поводковая планка 7. Детали электрической части замка 8, 9 и 10 взяты от стандартного 25-а пакетного выключателя.

Замок устанавливается в стенке шкафа защитной панели таким образом, что наружу выступает лишь торец механизма 1. Остальная часть замка помещается внутри шкафа, запираемого на ключ. С помощью двух зажимов 8 замок включается последовательно в цепь катушки главного контактора. Нормальное положение контакторов замка разомкнутое. Чтобы включить контактор, необходимо вставить ключ 11 в скважину механизма 1 и, повернув его по часовой стрелке на 90°, замкнуть контакты.

Уходя со своего рабочего места, крановщик уносит ключ с собой. Вынуть ключ из замка можно лишь после поворота его против часовой стрелки в исходное положение.

При этом разрывается цепь катушки главного контактора, вследствие чего включить контактор невозможно.

Ключи от электромеханических замков, установленных на кранах, хранятся в инструментальной кладовой цеха и выдаются обслуживающему персоналу (крановщикам, слесарям и электромонтерам) в обмен, на жетоны, которые предоставляют ему право на обслуживание кранов.

Для удобства установления принадлежности ключа и жетона тому или иному крану на них выбиваются регистрационные номера крана. Кроме того, на жетоне выбивается порядковый номер его. Жетоны выдаются персоналу под расписку. В ведомости указываются порядковый номер жетона и регистрационный номер крана.

Электромеханический замок такой конструкции разработан и внедрен на Одесском заводе прессов.

Воздушный автоматический выключатель (автомат) предназначается для автоматического размыкания электрических цепей при токах короткого замыкания или токах значительных перегрузок. При перегрузке или коротком замыкании автомат отключает все фазы защищаемой им цепи, благодаря чему исключается возможность однофазной работы трехфазных двигателей.